純金屬的結晶

  　金屬是晶體，所以其凝固稱(chēng)為結晶。

 　 研究的意義：金屬的生產(chǎn)過(guò)程（冶煉----澆注）和制造過(guò)程（鑄造、焊接等）；

  　結晶時(shí)開(kāi)成的鑄態(tài)組織不僅影響鑄態(tài)性能，而且材料后續加工性能，因此要掌握結晶規律，控制結晶過(guò)程。

一、結晶的現象

 　 金屬不透明，何時(shí)開(kāi)始？何時(shí)結束？過(guò)程如何？

1、 熱分析

 　 解釋冷卻曲線(xiàn)；解釋平臺出現的原因；標志著(zhù)什么？

2、過(guò)冷現象

 　 金屬的實(shí)際結晶溫度總是低于其理論結晶溫度，這種現象稱(chēng)為過(guò)冷，二者之間的差值稱(chēng)為過(guò)冷度，用 ΔT 表示。過(guò)冷度是金屬結晶的必要條件。

  　過(guò)冷度與冷卻速度有關(guān)，結晶時(shí)冷卻速度越大，過(guò)冷度越大，實(shí)際結晶溫度越低。

二、結晶的過(guò)程

金屬的結晶過(guò)程是由形核和長(cháng)大過(guò)程組成的。

（利用掛圖、幻燈片講）

三、晶體長(cháng)大的方式

　　晶體長(cháng)大時(shí)常采用樹(shù)枝狀長(cháng)大，一般稱(chēng)為枝晶長(cháng)大。這是由結晶時(shí)液—固界面前沿的溫度分布決定的。

四、晶粒大小對材料性能的影響及控制方法

　　1、 影響：金屬結晶后，晶粒尺寸越小，則單位體積內的晶粒數目越多，組織越細小，材料的力學(xué)性能越高。在常溫下工作的材料一般都希望得到細小的晶粒。

　　2、 控制原理；結晶后的晶粒大小與長(cháng)大速度、形核率有關(guān)，長(cháng)大速度越小、形核率越高，晶粒越細小?！　《魏寺?、長(cháng)大速度又與過(guò)冷度有關(guān)，過(guò)冷度越大，形核率和長(cháng)大速度都增大，長(cháng)大速度增加的慢。所以，隨過(guò)冷度增大，金屬結晶后的晶粒變細。

3、 控制方法

　　1） 增大冷卻速度，從而增大結晶時(shí)的過(guò)冷度；

　　2） 變質(zhì)處理；

　　所謂變質(zhì)處理就是在澆注前向液態(tài)金屬中加入變質(zhì)劑，以提高形核率或降低長(cháng)大速度，從而細化金屬鑄件的組織。如在鑄鐵溶液中加入硅鐵、硅鈣合金；在鋁—硅合金中加入鈉鹽等，都是變質(zhì)處理的例子。

　　3） 攪拌和振蕩。