•晶粒度：用于表示晶粒大小的一个概念。

用晶粒的平均面积或平均直径表示。

•钢的标准晶粒度：分为8级。

一级最粗，八级最细。

第
六
节
凝
固
理
论
的
应
用
•晶粒大小对性能的影响：晶粒越细，强度、硬度塑性、韧性越高。

•晶粒度控制方法：控制形核率N 、长大速度Vg 单位体积中晶粒数：单位面积中晶粒数： 增加过冷度，提高N/Vg ，细化晶粒。

添加形核剂，提高形核率N ，细化晶粒。

振动、搅拌，细化晶粒。

第
六
节
凝
固
理
论
的
应
用4/39.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g v V N Z 2
/11.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g s V N Z
(3)3§3.6.2 单晶体的制备
•单晶体：只有一个晶
粒构成的晶体。

•制备原理：提高纯度、
减慢结晶速度，保证
一个晶核形成并长大。

•制备方法：尖端成核
法、垂直提拉法。

第六节凝固理论的
应
用
(4)3§3.6.3 定向凝固技术
•定向凝固：铸件按一定方向由一端开始，逐步向另
一端结晶。

•制备方法：快速逐步凝固法第六节凝
固
理
论
的
应
用关键是创造单向散热的冷却条件。

(5)3§3.6.4 非晶态金属•非晶态金属（金属玻璃）：快速冷却使金属保留液态时的原子排列。

强度高，韧性大，耐腐蚀，导磁性强第六
节凝
固
理
论
的
应
用•形成条件：快冷至Tg 温度（玻璃化温度）以下。

△Tg=Tm-Tg 越小，越易获得非晶态。

在熔点到结晶温度区间加快冷却速度（超过106K/S)。

•制备方法：离心急冷法、轧制急冷法
(6)3§3.6.5 微晶合金•微晶合金（纳晶合金）：晶粒尺寸达微米(μm)或纳
米(nm)级的超细晶粒合金。

•制备方法：急冷凝固技术
•特点：高强度、高硬度、良好韧性，高耐磨性、耐蚀性，抗辐射稳定性。

第
六
节凝
固理论的
应
用
3作业
(7)
习题：1，2
补充：设想液体在凝固时形成的临界晶核是边长为a的立
方体形状，(1)已知液-固界面能σL/S和固、液之间单位
体积自由能差△G B，推导出均匀形核时临界晶核边长
a*和临界形核功△G*。

(2)如果为非均匀形核，立方体
晶胚的一面与杂质表面接触，设液体与杂质的界面能
为σL/M，晶胚与杂质的界面能为σS/M，推导出临界晶核
边长和临界形核功。

(8) 3第三章总结
金属结晶理论晶核的
形成
晶核的
长大
条件
热力学条件：过冷度临界过冷度
结构条件：结构起伏（相起伏）临界晶核
能量条件：能量起伏临界形核功
方式
均匀形核：形核率受过冷度影响
非均匀形核：形核率受过冷度、杂质结构
及表面形貌影响
参数：形核率
条件：动态过冷度
机制
垂直长大：粗糙界面
横向长大：光滑界面
二维晶核台阶机制
晶体缺陷台阶机制形态平面状长大：正温度梯度，粗糙界面为主
树枝状长大：负温度梯度，粗糙界面
参数：长大速度，与界面结构、过冷度有关
应用：
3
(9)
作 业 ：。