第2章-纯金属的结晶汇编.pptVIP

夹杂物：与基体成分和组织都不相同的多余颗粒，外来夹杂物有浇铸中冲入的其它固体物，如耐火材料、破碎铸模物等。 小 结 晶核长大的条件？ 晶体长大的机制？ 晶体长大速度？ ※晶粒大小的控制？ 增大过冷度的方法有那些？ 铸锭宏观组织及如何控制？ 铸锭组织缺陷？ 专注是生活中所有成功的关键。 §2.5晶核的长大 四、晶体生长的界面状态---晶体形态 正温度梯度下晶体的长大----平面推进方式生长。 负温度梯度下晶体的长大---为树枝晶的方式长大 一般金属结晶时，均以树枝状生长方式长大 晶体的形态受很多因素影响---界面微观结构,生长机制, 界面前沿的温度梯度等 （1）正温度梯度（液体中距液固界面越远，温度越高dT/dz0） 粗糙界面：平面状。 光滑界面：台阶状（小平面状）。 （2）负温度梯度（液体中距液固界面越远，温度越低） 粗糙界面：树枝状。 光滑界面：树枝状－多面体—台阶状。 §2.5晶核的长大 五、生长速度 晶体的长大速度与生长机制有关 1）二维晶核长大机制---光滑界面----速度小 2）螺旋位错长大机制------速度小 3）连续长大机制---粗糙界面---速度大 晶体的长大速度与过冷度有关 晶体的长大速度vg主要取决于晶体的生长方式和过冷度。 晶体的长大速率 当晶体以连续生长方式生长时，随着过冷度的增大，晶体的平均长大线速度vg呈线性增大，晶体的平均长大速度与过冷度之间的关系可描述为： §2.5晶核的长大 晶体的长大的要点： 1）具有粗糙界面的金属，长大机制为连续长大，长大速度大，所需过冷度小； 2）具有光滑界面的非金属或金属化合物，长大机制为二维晶核长大或螺旋位错长大方式，长大速度慢，所需过冷度较大； 3）一般金属的界面都呈树枝状长大 §2.5晶核的长大 六、晶粒大小的控制 1．晶粒度 晶粒度是表示晶粒大小。工业上，通常采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度一般分为八级，一级最粗，八级最细。 晶粒度级别越高，晶粒越细。工业中常用的细晶粒是7-8级，晶粒尺寸为0.022mm。 2.晶粒大小对力学性能的影响 一般地，金属的晶粒越细，常温下的力学性能越好。 晶粒尺寸对材料的性能有重要影响 细化晶粒是提高铸件力学性能的及改善材料压力加工性能的重要手段。 细晶强化:用细化晶粒来提高材料强度的方法 为什么要控制晶粒大小??? 如何能得到细晶??或如何控制晶粒大小?? 控制铸造或焊接时的结晶条件 晶粒大小取决于??如何控制? 形核率和晶体长大速度 §2.5晶核的长大 材料凝固后的晶粒尺寸可用单位体积内的晶粒数目或用单位面积上的晶粒数目Z来表示， 它取决于凝固过程中的形核率N和晶体长大速度vg，三者之间的关系为： 3．晶粒大小的控制 形核率（N）：单位时间单位体积内形成晶核的数目。 长大速率（G）：晶核在单位时间内生长的长度。 促进形核,抑制长大----细化 促进长大,抑制形核----粗化 在长大速率相同的情况下，形核越多，晶粒越细。 N/G比值越大，晶粒越细小。 铸造生产中，常用控制晶粒度的方法有： a）控制过冷度 b）变质处理 c）附加振动、搅拌等 随着过冷度的增大，凝固时形核率N和生长速度vg都将增加，且N的增加率大于vg的增加率，即增大过冷度会提高N / vg的比值，Z将增大，晶粒变细。 增大过冷度靠提高凝固时的冷却速度来实现，即通过改变铸造条件如降低浇注温度和速度、提高铸型的吸热能力（金属型代替砂型）和导热性能等来实现。但利用提高冷却速度增大过冷度来细化晶粒往往只适用于小件和薄件，对大件就难以办到。 值得指出的是，过快的冷却可能导致铸件出现裂纹，造成废品。 (1) 增大过冷度 §2.5晶核的长大 （2）变质处理--加入形核剂 由于实际的凝固都为非均匀形核，为了提高形核率，可在熔液凝固之前加入一些细小的人工形核剂（也称孕育剂或变质剂），使之分散在熔液中作为不均匀形核所需的现成基底，这样能使晶核数目大大提高，晶粒显著细化，这种方法又称为孕育处理或变质处理。 §2.5晶核的长大 3）采用振动或搅拌等物理方法 在熔液凝固时施加振动或搅拌作用能得到细小的晶粒，具体实现方式可为机械振动、电磁搅拌、超声波振动等。采用上述物理方法对晶粒的细化作用主要是通过两个方面来实现的： （1）由于能量的输入使液相的形核率提高； （2）振动或搅拌使生长的晶体破碎，从而提供更多的结晶核心。 §2.6金属铸锭的宏观组织与缺陷 3、金属铸锭的缺陷有那些？ 2、金属铸锭的宏观组织及控制？ 1、为什么要了解金属铸锭的宏观组织与缺陷？ 铸态组织包