第3章 第3節(jié) 金屬的結(jié)晶 - 副本

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(cè)定、純金屬結(jié)晶的測(cè)定條件：條件：無(wú)限緩慢冷卻無(wú)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(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)過(guò)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(guò)冷度應(yīng)當(dāng)有一定的過(guò)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(guò)冷度越冷速越大，則過(guò)冷度越大大/ /小？?。慷?、金屬的結(jié)晶過(guò)程（二、金屬的結(jié)晶過(guò)程（動(dòng)畫動(dòng)畫）液態(tài)金屬液態(tài)金屬形核形核晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大完全結(jié)晶完全結(jié)晶形成晶核形成晶核和和晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大的過(guò)程的過(guò)程視頻視頻晶核長(zhǎng)大形式：晶核長(zhǎng)大形式：樹(shù)枝狀晶體生長(zhǎng)示意圖樹(shù)枝狀晶體生長(zhǎng)示意圖 金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶金屬的樹(shù)枝晶冰的樹(shù)枝晶冰的樹(shù)枝晶富Ni富CuCu-Ni合金的樹(shù)枝晶組織合金的樹(shù)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(zhǎng)大晶核長(zhǎng)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(zhǎng)大速度（）長(zhǎng)大速度（GG）三、影響生核和長(zhǎng)大的因素三、影響生核和長(zhǎng)大的因素過(guò)冷度越大，晶粒越細(xì)小過(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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?？珊侠碓O(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來(lái)進(jìn)行控制?？珊侠碓O(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來(lái)進(jìn)行控制。常見(jiàn)的有常見(jiàn)的有縮孔、疏松、氣孔、偏析縮孔、疏松、氣孔、偏析等，對(duì)性能有害。等，對(duì)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(guò)程是依靠?jī)蓚€(gè)密切聯(lián)系的基本過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)晶過(guò)程是依靠?jī)蓚€(gè)密切聯(lián)系的基本過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們是：它們是： 形成核心和晶核長(zhǎng)大形成核心和晶核長(zhǎng)大（2 2）過(guò)冷度是指為過(guò)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(guò)程都是結(jié)晶過(guò)程。（）凡是由液體凝固成固體的過(guò)程都是結(jié)晶過(guò)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