第二章---纯金属的结晶-金属学及热处理课件.ppt

第二章纯金属的结晶纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线和过冷现象一、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通过热分析法测定冷却曲线2、冷却曲线分析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，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。热补偿散失的热量，故温度又重新下降。上一级3、过冷现象过冷现象金属的实际结晶温度金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度低于理论结晶温度T0的现的现象。象。过冷度过冷度T=T0Tn，过冷是结晶的必要条件。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，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。金属的实际结晶温度越低。上一级二、固液界面前沿液体中的温度梯度二、固液界面前沿液体中的温度梯度1 1、正温度梯度、正温度梯度(图）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。减小。2 2、负温度梯度、负温度梯度（图）（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。况，也就是说，过冷度随至界面距离的增加而增大。上一级晶体长大的方式：晶体长大的方式：平面状长大平面状长大解释：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而伸入到过冷度较小的L中时，它的长大会减慢，甚至停中时，它的长大会减慢，甚至停止，周围部分会赶上，冒出部分消失，止，周围部分会赶上，冒出部分消失，LS界面始终保持界面始终保持平面状。平面状。树枝状长大树枝状长大解释：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而伸入到L中时，中时，T增加凸出部分生长加快，形成晶轴，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。同时这些晶轴还可产生二次晶轴形成树枝状形态。上一级四、金属结晶后的晶粒大小四、金属结晶后的晶粒大小概念概念1、晶粒度晶粒度衡量晶粒大小的尺度，常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以单位截面上晶粒数目或晶粒的平均直径来表示。来表示。2、形核率形核率指单位时间、单位体积中指单位时间、单位体积中所形成的晶核数目。所形成的晶核数目。3、长大速度长大速度指单位时间内晶核向周指单位时间内晶核向周围长大的平均线速度。围长大的平均线速度。上一级细化晶粒的方法细化晶粒的方法1、增加过冷度增加过冷度（图）（图）形核率形核率N，长大速率长大速率G都随过冷度都随过冷度T的增加而的增加而增大。增大。T越大，越大，NG越大。使单位体积中的晶越大。使单位体积中的晶粒数目越多，故晶粒越细化。粒数目越多，故晶粒越细化。2、变质处理变质处理在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使结晶时的形核率使结晶时的形核率N增加或降低长大速率增加或降低长大速率G，这这种方法称为变质处理。种方法称为变质处理。上一级3、附加振动附加振动振动能使液态金属在铸模中运动，造成枝晶破振动能使液态金属在铸模中运动，造成枝晶破碎，破碎的枝晶尖端又可起晶核作用。碎，破碎的枝晶尖端又可起晶核作用。四、金属的同素异晶转变四、金属的同素异晶转变1、概念概念：金属在固态下随温度的改变，由一种金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异晶转变。异晶转变。上一级温度梯度温度梯度返回