第三章纯金属结晶与合金的结晶

1、2、 冷却曲线分析纯金属结晶时，在冷却曲线上出现平台的原因，是由于金属在结晶过程中，释放的结晶潜热补偿了外界散失的热量，使温度并不随冷却时间的增加而下降，直到金属结晶终了后，已没有结晶潜热补偿散失的热量，故温度又重新下降。tTT0Tn理论结晶温度开始结晶温度 TT= T0 - Tn纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度（克服界面能）3、 过冷现象过冷现象金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T0的现象。过冷度T= T0Tn，过冷是结晶的必要条件。同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。二、纯金属的结晶过程液态金属液态金属形核形核晶核长大晶核长大完全结晶完全结晶液体中存

2、在着许多类似于晶体的小集团，当低于理论结晶温度时，这些小集团中的一部分就成为稳定的结晶核心，称为晶核。 两种形核方式 自发形核 与 非自发形核 自发形核 由液体金属内部原子聚集尺寸超过临界晶核尺寸后形成的结晶核心。 2、 长大晶体的长大过程是液体中原子迁移到固体表面，使液固界面向液体中推移的过程。平面长大平面长大树枝状长大树枝状长大三、晶粒大小对金属力学性能的影响1、概念1） 晶粒度衡量晶粒大小的尺度，常以单位截面上晶粒数目或晶粒的平均直径来表示。2） 形核率指单位时间、单位体积中所形成的晶核数目。3） 长大速度指单位时间内晶核向周围长大的平均线速度。2、金属晶粒的细化方法在常温下的细晶粒金属

3、比粗晶粒金属具有较高的强度、塑性和韧性。这是因为：晶粒越细，塑性变形越可分散在更多的晶粒内进行，使塑性变形越均匀，内应力集中越小；晶粒越细，晶界就越曲折，晶粒与晶粒间犬牙交错的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展，彼此就越紧固，强度和韧性就越好 。表 纯铁的晶粒度与力学性能的关系形核率形核率N 、长大速度、长大速度G 与与 过冷度过冷度T 的关系的关系TG，NGN在液体金属中加入变质剂(孕育剂)，以细化晶粒和改善组织的工艺措施。变质剂的作用：作为非自发形核的核心，或阻碍晶粒长大。（3）振动结晶机械振动、超声振动，或电磁搅拌等。振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数增加，晶粒细化。四、同素异构转变-F

4、e -Fe -Fe1394 912 纯铁的同素异构转变 -Fe，fcc -Fe，bcc912 C一二元合金相图的建立1、二元合金相图的表示方法二、匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 纯铜纯铜熔点熔点纯镍纯镍熔点熔点液相线液相线固相线固相线液相区液相区固相区固相区液固两相区液固两相区abcdT,CtL L L匀晶转变 L 冷却曲线CuNiNi%T,C20406080100100011001200

5、13001400150010831455L L+ 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。三、共晶相图PbSnSn%T, C液相线液相线L固相线固相线 + L + L + 固溶线固溶线 固溶线固溶线1、相图分析-铅-锡合金相图PbSnT, CL + L + L + 共晶反应线共晶反应线表示从表示从c c点到点到e e点范围点范围的合金，在该温度上的合金，在该温度上都要发生不同程度上都要发生不同程度上的共晶反应。的共晶反应。ce共晶点共晶点表示表示d d点成分的合金点成分的

6、合金冷却到此温度上发冷却到此温度上发生完全的共晶转变生完全的共晶转变。dLd c + ePbSnT, CL + L + L + 183ced共晶转变在恒温下进行。共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。2.典型的合金结晶过程分析cefgX1T, CtL L LL+ 冷却曲线冷却曲线 + 1234PbSnT, CL + L + L + 183ced（1 1）X X1

7、 1合金结晶过程分析合金结晶过程分析T, CtL L LL+ 冷却曲线冷却曲线 + 1.1.没有共晶反应过程，没有共晶反应过程，而是经过匀晶反应形成而是经过匀晶反应形成单相单相 固相。固相。2.2.要经过脱溶反应，室温要经过脱溶反应，室温 组织组成物组织组成物为为 + + 组织组成物组织组成物组织中，由一定的相构成的，具有一定形态特征的组成部分。X2T, CtL( + )L( + )LL( + ) 共晶体共晶体冷却曲线冷却曲线( + )PbSnT, CL + L + L + 183cedX3T, CtLL+ ( + )+ + 12( + )+ PbSnT, CL + L + L + 183cedL+( + )+ X4T, CtLL+ ( + )+ + 12( + )+ PbSnT, CL + L + L + 183cedL+( + )+ 标注了组织组分的Pb-Sn相图四、 共析相图共析转变共析转变： ( + ) 共析体共析体ABT, C + + + cedL + L五、合金性能与相图间关系1、合金的使用性能与相图的关系 固溶体中溶质浓度 强度、硬度 组织组成物的形