《金属学与热处理 Physical metallurgy and heat treatment》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 纯金属的结晶

第二章纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 1、通过热分析法测定冷却曲线 难 0 时间 上一级

第二章 纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 1、 通过热分析法测定冷却曲线 上一级

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。 上一级

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。 上一级

63、过冷现象 金属的实际结晶温度T低于理论结晶温度T的现 象 6过冷度△T=T0-Tn,过冷是结晶的必要条件。 6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。 上一级

3、 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= T0－Tn，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。 上一级

6二、固液界面前沿液体中的温度梯度 1、正温度梯度(图) 6液相中的温度随至界面距离的增加而提高的温度分布状 况,其结晶前沿液体中的过冷度随至界面距离的增加而 减小。 2、负温度梯度(图) 6液相中的温度随至界面距离的增加而降低的温度分布状 况,也就是说,过冷度随至界面距离的增加而增大

二、固液界面前沿液体中的温度梯度 1、正温度梯度(图） 液相中的温度随至界面距离的增加而提高的温度分布状 况，其结晶前沿液体中的过冷度随至界面距离的增加而 减小。 2、负温度梯度（图） 液相中的温度随至界面距离的增加而降低的温度分布状 况，也就是说，过冷度随至界面距离的增加而增大

三、纯金属的结晶过程 6结晶的过程是不断形核和长大的过程。 1、形核 液体中存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。 2、长大 6晶体的长大过程是液体中原子迁移到固体表面, 使液一固界面向液体中推移的过程。 上一级

三、纯金属的结晶过程 结晶的过程是不断形核和长大的过程。 1、 形核 液体中存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。 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。 上一级

上一级

上一级

6晶体长大的方式: (1)平面状长大 解释:正温度梯度下,界面上局部微小区域有偶尔冒出 而伸入到过冷度较小的L中时,它的长大会减慢,甚至 停止,周围部分会赶上,冒出部分消失,L界面始终保 持平面状 (2)树枝状长大 6解释:负温度梯度下,界面上局部微小区域有偶尔冒出 而伸入到L中时,△T增加凸出部分生长加快,形成晶轴, 同时这些晶轴还可产生二次晶轴形成树枝状形态。 上一级

晶体长大的方式： ⑴ 平面状长大 解释：正温度梯度下，界面上局部微小区域有偶尔冒出 而伸入到过冷度较小的L中时，它的长大会减慢，甚至 停止，周围部分会赶上，冒出部分消失，L∕S界面始终保 持平面状。 ⑵ 树枝状长大 解释：负温度梯度下，界面上局部微小区域有偶尔冒出 而伸入到L中时，△T增加凸出部分生长加快，形成晶轴， 同时这些晶轴还可产生二次晶轴形成树枝状形态。 上一级

畚四、金属结晶后的晶粒大小 ()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。 63、长大速度—指单位时间内晶核向周 围长大的平均线速度。 上一级

四、金属结晶后的晶粒大小 ㈠ 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。 上一级

(影响晶粒大小的因素 6晶粒大小对金属的力学性能、物理性能和化学 性能均有很大的影响。 1、形核率的影响 形核率越大,晶粒越细。 2、长大速率的影响 6长大速率越小,晶粒越细 上一级

㈡ 影响晶粒大小的因素 晶粒大小对金属的力学性能、物理性能和化学 性能均有很大的影响。 1、形核率的影响 形核率越大，晶粒越细。 2、长大速率的影响 长大速率越小，晶粒越细。 上一级

(细化晶粒的方法 1、增加过冷度(图) 6形核率N,长大速率G都随过冷度△T的增加而 增大。△T越大,NG越大。使单位体积中的晶 粒数目越多,故晶粒越细化。 62、变质处理 6在液态金属结晶前,加入一些细小的变质剂, 使结晶时的形核率N增加或降低长大速率G,这 种方法称为变质处理。 上一级

㈢ 细化晶粒的方法 1、 增加过冷度（图） 形核率N，长大速率G都随过冷度△T的增加而 增大。△T越大，N∕G越大。使单位体积中的晶 粒数目越多，故晶粒越细化。 2、 变质处理 在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂， 使结晶时的形核率N增加或降低长大速率G，这 种方法称为变质处理。 上一级