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第一节 纯金属的凝固
第一节 纯金属的结晶 ( Crystal of Simple Metal ) 凝固与结晶的概念 结晶的现象与规律 同素异晶(构)转变 一 凝固与结晶的概念 1.凝固 ( coagulation ) 物质由液态转变成固态的过程。 2.结晶 ( crystal ) *晶体物质由液态转变成固态的过程 *物质中的原子由近程有序排列向远 程有序排列的过程。 结晶的现象与规律 (一).结晶的一般过程 微小 晶核 长大 晶体 To (二).结晶的过冷现象 1.纯金属结晶时的冷却曲线 时间 温度 理论冷却曲线 实际冷却曲线 Tn 结晶平台(是由结晶潜热导致) 2. 过冷现象与过冷度 过冷现象 ( supercooling ) 过冷度 ( degree of supercooling ) ΔT = T0 – Tn 过冷是结晶的必要条件。 (三). 结晶的能量条件及结构条件 1.金属结晶的能量条件: F = U – S T F – 物体的自由能 U – 物体的内能 S – 熵 T – 温度 K F / T = S e e - F T ΔT ΔF Tn To TL 液相 固相 2.金属结晶的结构条件 近程有序结构 结构起伏 结晶 远程有序结构 (四).结晶的一般规律 形核 长大 结晶的一般规律: 形核、长大。 1.晶核的形成 在一定的过冷度下,当F体≥F表时,晶核就形成。 晶核形成的形式: *自发形核 △T = 200℃ *非自发形核 △T = 20℃ 2.晶核的长大方式—树枝状 2.晶核的长大方式—树枝状 金属的树枝晶 金属的树枝晶 金属的树枝晶 冰的树枝晶 3.影响晶核的形核率和 晶体长大率的因素 过冷度的影响 未熔杂质的影响 1)过冷度的影响 1)过冷度的影响 2)未熔杂质的影响 *自发形核 △T = 200℃ *非自发形核 △T = 20℃ (五).细化晶粒的途径 提高冷却速度 V冷 △T N 晶粒细小 变质处理 机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 纯铁的同素异晶( allomorph )转变反应式: (六)金属的同素异晶转变 1394 °C 912 °C bcc fcc bcc δ - Fe γ - Fe α - Fe 纯铁的冷却曲线 1394℃ 1534℃ 1000 600 800 1200 温度 时间 1600 1500 500 700 900 1100 1300 1400 912℃ δ - Fe α - Fe γ - Fe
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