【教学课件】第二节纯金属的结晶.ppt

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,结晶：液体-晶体,凝固：液体-固体（晶体 或 非晶体）,冷却曲线,T0,Tn,理论结晶温度,开始结晶温度,T,过冷度,T=T0-Tn,纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度,1.纯金属的结晶条件,冷却速度越大，则过冷度越大。,2.纯金属的结晶过程,液态金属,形核,晶核长大,完全结晶,形核和晶核长大的过程,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。,晶核长大规律,两种长大方式 平面生长 与 树枝状生长。,平面生长,树枝状生长,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,形核率N、长大速度G 与 过冷度T 的关系,（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,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.,小结,重点要求,过冷度的概念，晶粒度的影响因素。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：,2)当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是,形核和晶核长大,3)过冷度是指为：,增加晶核数量，或阻碍晶粒长大。,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,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,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,a.提高过冷度b.变质处理c.振动结晶,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,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？,