1、第二節第二節 純金屬的結晶純金屬的結晶l凝固與結晶凝固與結晶一、純金屬的結晶條件與結晶過程一、純金屬的結晶條件與結晶過程二、形核規律：均質形核和非均質形核二、形核規律：均質形核和非均質形核三、長大規律三、長大規律四、晶粒大小四、晶粒大小及控制及控制五、鑄件組織五、鑄件組織小結小結晶體晶體液體液體結晶結晶結晶結晶： 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）tTT0Tn理論結晶溫度開始結晶溫度開始結晶溫度 T過冷度過冷度T= T0 - Tn純金屬結晶的條純金屬結晶的條件就是應當有一件就是應當有一定的過冷度定的過冷度1.1.純純金金屬屬的

2、的結結晶晶條條件件冷卻速度越大，則過冷度越大。冷卻速度越大，則過冷度越大。2.2.純金屬的純金屬的結晶過程結晶過程液態金屬液態金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結晶完全結晶形核形核和和晶核長大晶核長大的過程的過程形核規律形核規律兩種形核方式兩種形核方式 均質形核均質形核與與非均質形核非均質形核均質形核均質形核由液體金屬內部原子聚集尺寸超過臨界晶由液體金屬內部原子聚集尺寸超過臨界晶核尺寸后形成的結晶核心。核尺寸后形成的結晶核心。非均質形核非均質形核 是依附于外來雜質上生是依附于外來雜質上生成的晶核。成的晶核。晶核長大規律晶核長大規律兩種長大方式 平面生長平面生長 與 樹枝狀生長樹枝狀生長。平面生長

3、樹枝狀生長樹枝狀晶體生長示意圖樹枝狀晶體生長示意圖 四、晶粒大小及控制四、晶粒大小及控制（1 1）提高過冷度）提高過冷度形核率形核率N 、長大速度、長大速度G 與與 過冷度過冷度T 的關系的關系TG，NGN在液體金屬中加入在液體金屬中加入變質劑變質劑( (孕育劑孕育劑) )，以細化，以細化晶粒和改善組織的工藝措施。晶粒和改善組織的工藝措施。變質劑的作用變質劑的作用：作為非均質形：作為非均質形核的核心，或阻礙晶粒長大。核的核心，或阻礙晶粒長大。（3 3）振動結晶）振動結晶機械振動、超聲振動，或電機械振動、超聲振動，或電磁攪拌等。磁攪拌等。振動的作用振動的作用：使樹枝晶破碎，晶核數：使樹枝晶破碎，

4、晶核數 增加，晶粒細化。增加，晶粒細化。五、五、鑄錠組織鑄錠組織表面細晶粒層表面細晶粒層中間柱狀晶粒層中間柱狀晶粒層中心等軸晶粒層中心等軸晶粒層單晶體的制備單晶體的制備 （1 1）基本原理：保證一個晶核形成并長大。）基本原理：保證一個晶核形成并長大。 （2 2）制備方法：尖端形核法和垂直提拉法。）制備方法：尖端形核法和垂直提拉法。2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.重點要求重點要求 1. 1. 過冷度的概念

5、，晶粒度的影響因素。過冷度的概念，晶粒度的影響因素。2. 2. 鑄錠組織。鑄錠組織。1. 1) 1. 1) 結晶過程是依靠兩個密切聯系的基本過程來實現的，結晶過程是依靠兩個密切聯系的基本過程來實現的，它們是：它們是：2) 2) 當對金屬液體進行變質處理時，變質劑的作當對金屬液體進行變質處理時，變質劑的作用是用是形核和晶核長大形核和晶核長大3) 3) 過冷度是指為過冷度是指為：增加晶核數量，或阻礙晶粒長大。增加晶核數量，或阻礙晶粒長大。理論結晶溫度理論結晶溫度 - - 開始結晶溫度開始結晶溫度其表示符號為：其表示符號為： T T4) 4) 固溶體的強度和硬度比溶劑：固溶體的強度和硬度比溶劑：高高

6、2. 1) 2. 1) 凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（ ）NoNo2) 2) 室溫下，金屬晶粒越細，則強度越高、塑性越低。（室溫下，金屬晶粒越細，則強度越高、塑性越低。（ ）NoNo2) 2) 為細化晶粒，可采用：為細化晶粒，可采用：a. a. 快速澆注快速澆注b. b. 加加變質劑變質劑c. c. 以砂型代金屬型以砂型代金屬型3. 1) 3. 1) 金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將：a. a. 越高越高b. b. 越低越低c. c. 越接近理論結晶溫度越接近理論結晶溫度a. a. 提高過冷度提高過冷度 b. b. 變質處理變質處理 c. c. 振動結晶振動結晶4) 4) 如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下鑄件晶粒的大小如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下鑄件晶粒的大小：(1) (1) 金屬型與砂型澆注金屬型與砂型澆注 (2) (2) 變質處理與不變質處理變質處理與不變質處理(3) (3) 鑄成薄件與厚件鑄成薄件與厚件 (4) (4) 澆注時振動與不振動澆注時振動與不振動4. 3)