第二节

纯金属的结晶
凝固与结晶 一、纯金属的结晶条件与结晶过程 二、形核规律：均质形核和非均质形核 三、长大规律 四、晶粒大小及控制 五、铸件组织 小结
结晶： 液体 --> 晶体
凝固： 液体 --> 固体（晶体 或 非晶体）
液体 晶体
1. 纯 金 属 的 结 晶 条 件
纯金属结晶的条 件就是应当有一 定的过冷度
小结
重点要求 1. 过冷度的概念，晶粒度的影响因素。 2. 铸锭组织。
1. 1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的， 它们是： 形核和晶核长大 2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作 用是 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大。 3) 过冷度是指为：理论结晶温度 - 开始结晶温度 其表示符号为： T 4) 固溶体的强度和硬度比溶剂：高 2. 1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ No ） 2) 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。（ No ）
4) 如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小： (1) 金属型与砂型浇注 < (2) 变质处理与不变质处理 < (3) 铸成薄件与厚件 (4) 浇注时振动与不振动 < <
（2）变质处理
在液体金属中加入变质剂(孕育剂)，以细化 晶粒和改善组织的工艺措施。
变质剂的作用：作为非均质形 核的核心，或阻碍晶粒长大。
（3）振动结晶
——机械振动、超声振动，或电 磁搅拌等。 振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数 增加，晶粒细化。
五、铸锭组织
表面细晶粒层 中间柱状晶粒层
中心等轴晶粒层
3. 1) 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将： a. 越高 b. 越低 c. 越接近理论结晶温度
2) 为细化晶粒，可采用： a. 快速浇注 b. 加变质剂
√ √
c. 以砂型代金属型
4. 3) 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能， 细化晶粒提高金属材料使用性能的措施有哪些？ a. 提高过冷度 b. 变质处理 c. 振动结晶
晶核长大规律
两种长大方式 —— 平面生长 与 树枝状生长。
树枝 状生 长 平面生长
树枝状晶体生长示意图
四、晶粒大小及控制

细晶强化 细化晶粒的方法： （1）增大过冷度 提高冷却速度和降低浇注温度 （2）变质处理 （3）附加振动
（1）提高过冷度
G，N N
G
T 形核率N 、长大速度G 与 过冷度T 的关系
过冷度
T
T0 Tn
T= T0 - Tn }T
理论结晶温度 开始结晶温度
t
冷却曲线
冷却速度越大，则过冷度越大。
2. 纯金属的结晶过程 形核和晶核长大的过程 液态金属 形核
晶核长大
Байду номын сангаас
完全结晶
形核规律 两种形核方式 —— 均质形核与非均质形核
均质形核 由液体金属内部原子聚集尺寸超过临界晶 核尺寸后形成的结晶核心。 非均质形核 —— 是依附于外来杂质上生 成的晶核。
单晶体的制备
（1）基本原理：保证一个晶核形成并长大。
（2）制备方法：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.