第3章第3節(jié)金屬的結(jié)晶

1、晶體晶體液體液體結(jié)晶結(jié)晶結(jié)晶結(jié)晶： 液體液體 - - 晶體晶體凝固：凝固： 液體液體 - - 固體（晶體固體（晶體 或或 非晶體）非晶體）一、結(jié)晶的概念一、結(jié)晶的概念第三節(jié)第三節(jié) 金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶1 1、純金屬結(jié)晶的測定、純金屬結(jié)晶的測定條件：條件：無限緩慢冷卻無限緩慢冷卻，理論結(jié)晶溫度，理論結(jié)晶溫度T T0 0理論結(jié)晶溫度過冷度：理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)過冷度：理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差。晶溫度之差。T= T T0 0 - T- T1 1純金屬結(jié)晶的條件就是純金屬結(jié)晶的條件就是應(yīng)當(dāng)有一定的過冷度應(yīng)當(dāng)有一定的過冷度2 2、實(shí)際金屬的結(jié)晶、實(shí)際金屬的結(jié)晶 實(shí)際金屬的冷卻曲線實(shí)際金屬的冷卻曲線

2、冷速越大，則過冷度越冷速越大，則過冷度越大大/ /?。啃。慷?、金屬的結(jié)晶過程（二、金屬的結(jié)晶過程（動(dòng)畫動(dòng)畫）液態(tài)金屬液態(tài)金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結(jié)晶完全結(jié)晶形成晶核形成晶核和和晶核長大晶核長大的過程的過程視頻視頻晶核長大形式：晶核長大形式：樹枝狀晶體生長示意圖樹枝狀晶體生長示意圖 金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶冰的樹枝晶富Ni富CuCu-Ni合金的樹枝晶組織合金的樹枝晶組織金屬純度高、充分補(bǔ)縮才能獲得多邊形晶粒金屬純度高、充分補(bǔ)縮才能獲得多邊形晶粒純鐵組織純鐵組織液態(tài)金屬液態(tài)金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結(jié)晶完全結(jié)晶（1 1）形核率

3、（）形核率（N N）（2 2）長大速度（）長大速度（GG）三、影響生核和長大的因素三、影響生核和長大的因素過冷度越大，晶粒越細(xì)小過冷度越大，晶粒越細(xì)小細(xì)化晶粒的方法：細(xì)化晶粒的方法：振動(dòng)、超聲、攪拌振動(dòng)、超聲、攪拌液態(tài)中高熔點(diǎn)粒子液態(tài)中高熔點(diǎn)粒子加入難熔物質(zhì)，變質(zhì)處理加入難熔物質(zhì)，變質(zhì)處理表面細(xì)晶粒層表面細(xì)晶粒層中間柱狀晶粒層中間柱狀晶粒層中心粗大等軸晶粒區(qū)中心粗大等軸晶粒區(qū)在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄錠，鑄錠在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄錠，鑄錠( (件件) )的的組織及其存在的缺陷對其加工和使用性能有著直接的影響。組織及其存在的缺陷對其加工和使用性能有著直接的

4、影響。六、金屬鑄錠組織與缺陷六、金屬鑄錠組織與缺陷鑄錠三區(qū)鑄錠三區(qū) 表層細(xì)晶區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)：澆注時(shí)，由于冷模壁產(chǎn)生很大的過冷度及非均勻形核作用，澆注時(shí)，由于冷模壁產(chǎn)生很大的過冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。使表面形成一層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。 柱狀晶區(qū)：柱狀晶區(qū)：模壁溫度升高，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，垂直于模模壁溫度升高，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，垂直于模 壁方向散熱最快，使已有晶體沿與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區(qū)。壁方向散熱最快，使已有晶體沿與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區(qū)。中心粗等軸晶區(qū)中心粗等軸晶區(qū): : 由于散熱速度不斷減慢，導(dǎo)致柱狀晶生長停止，當(dāng)心部

5、由于散熱速度不斷減慢，導(dǎo)致柱狀晶生長停止，當(dāng)心部液體全部冷至實(shí)際結(jié)晶溫度液體全部冷至實(shí)際結(jié)晶溫度T1T1以下時(shí)，在雜質(zhì)作用下以非均勻形核方式形以下時(shí)，在雜質(zhì)作用下以非均勻形核方式形成許多尺寸較大的等軸晶粒。成許多尺寸較大的等軸晶粒。2 2、鑄錠的缺陷、鑄錠的缺陷縮孔縮孔（4 4）偏析：鑄錠）偏析：鑄錠( (件件) )在結(jié)晶時(shí)，由于各部位在結(jié)晶時(shí)，由于各部位結(jié)晶先結(jié)晶先后順序不同后順序不同，合金中的低熔點(diǎn)元素偏聚于最終結(jié)晶區(qū)，合金中的低熔點(diǎn)元素偏聚于最終結(jié)晶區(qū)，合金中各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。合金中各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。（3 3）氣孔）氣孔: : 氣孔是指液態(tài)金屬中氣孔是

6、指液態(tài)金屬中溶解的氣體溶解的氣體或反應(yīng)生成或反應(yīng)生成的氣體在結(jié)晶時(shí)的氣體在結(jié)晶時(shí)未逸出未逸出而存留于鑄錠而存留于鑄錠( (件件) )中的氣泡。中的氣泡。（1 1）縮孔：金屬凝固時(shí)）縮孔：金屬凝固時(shí)體積收縮體積收縮的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。可合理設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來進(jìn)行控制。可合理設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來進(jìn)行控制。常見的有常見的有縮孔、疏松、氣孔、偏析縮孔、疏松、氣孔、偏析等，對性能有害。等，對性能有害。（2 2）若空隙分散在枝晶內(nèi)部稱為）若空隙分散在枝晶內(nèi)部稱為“疏松疏松”。（1 1） 結(jié)晶過程是依靠兩個(gè)密切聯(lián)系的基本過程來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)晶過程是依靠兩個(gè)密切聯(lián)系的基本過程來實(shí)現(xiàn)的，它們是：它們是： 形成核心和晶核長大形成核心和晶核長大（2 2）過冷度是指為過冷度是指為：理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度 實(shí)際結(jié)晶溫度實(shí)際結(jié)晶溫度其表示符號(hào)為：其表示符號(hào)為： T T（1 1）凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。（）凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。（ ）No No （1 1） 金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將：a. a. 越高越高b. b. 越低越低c. c. 越接近理論結(jié)晶溫度越接近理論結(jié)晶溫度1 1、分別在、分別在FCCFC