纯金属结晶与合金的结晶.ppt

第1页，共31页，星期日，2025年，2月5日第一节纯金属的结晶一、纯金属的冷却曲线和过冷现象1、?通过热分析法测定冷却曲线第2页，共31页，星期日，2025年，2月5日2、?冷却曲线分析纯金属结晶时，在冷却曲线上出现平台的原因，是由于金属在结晶过程中，释放的结晶潜热补偿了外界散失的热量，使温度并不随冷却时间的增加而下降，直到金属结晶终了后，已没有结晶潜热补偿散失的热量，故温度又重新下降。第3页，共31页，星期日，2025年，2月5日冷却曲线tTT0Tn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（克服界面能）第4页，共31页，星期日，2025年，2月5日3、?过冷现象金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T0的现象。过冷度△T=T0－Tn，过冷是结晶的必要条件。同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。第5页，共31页，星期日，2025年，2月5日二、纯金属的结晶过程结晶的过程是不断形核和长大的过程。液态金属形核晶核长大完全结晶第6页，共31页，星期日，2025年，2月5日1、?形核液体中存在着许多类似于晶体的小集团，当低于理论结晶温度时，这些小集团中的一部分就成为稳定的结晶核心，称为晶核。两种形核方式——自发形核与非自发形核自发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。2、?长大晶体的长大过程是液体中原子迁移到固体表面，使液—固界面向液体中推移的过程。两种长大方式——平面生长与树枝状生长。平面长大树枝状长大第7页，共31页，星期日，2025年，2月5日三、晶粒大小对金属力学性能的影响1、概念1）?晶粒度——衡量晶粒大小的尺度，常以单位截面上晶粒数目或晶粒的平均直径来表示。2）?形核率——指单位时间、单位体积中所形成的晶核数目。3）?长大速度——指单位时间内晶核向周围长大的平均线速度。2、金属晶粒的细化方法在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、塑性和韧性。这是因为：晶粒越细，塑性变形越可分散在更多的晶粒内进行，使塑性变形越均匀，内应力集中越小；晶粒越细，晶界就越曲折，晶粒与晶粒间犬牙交错的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展，彼此就越紧固，强度和韧性就越好。第8页，共31页，星期日，2025年，2月5日晶粒度

(晶粒数/mm2)?b

(N/mm2)?s

(N/mm2)?

(％)6.32374635.3512747044.819429410847.5表3-1纯铁的晶粒度与力学性能的关系第9页，共31页，星期日，2025年，2月5日（1）提高过冷度形核率N、长大速度G与过冷度?T的关系?TG，NGN第10页，共31页，星期日，2025年，2月5日（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：作为非自发形核的核心，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。第11页，共31页，星期日，2025年，2月5日四、同素异构转变1、?概念：金属在固体下由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的变化称为同素异构转变。由同素异构转变所得的不同晶格类型的晶体称为同素异构体。2、纯铁的同素异构转变铁是典型的具有同素异构转变特性的金属。纯铁的结晶和同素异构转变的过程：?-Fe?-Fe?-Fe1394℃912℃第12页，共31页，星期日，2025年，2月5日纯铁的同素异构转变?-Fe，fcc?-Fe，bcc912?C第13页，共31页，星期日，2025年，2月5日第14页，共31页，星期日，2025年，2月5日一．二元合金相图的建立1、二元合金相图的表示方法纯铁的结晶过程，可以利用冷却曲线来研究。如果把冷却曲线上的转变点投影到温度坐标轴上，利用一个纵坐标就可以表示出纯铁在加热和冷却时的组织转变过程。对于二元合金系，除温度变化外，还有合金成分的变化，因而需要采用两个坐标轴来表示二元合金相图。在二元合金相图中，以纵坐标表示温度，以横坐标表示成分。第二节合金的结晶第15页，共31页，星期日，2025年，2月5日2．二元合金相图的测定方法最基本、最常用的方法是热分析法1）首先配制一系列不同成分的Cu—Ni合金；2）用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线；3）找出各冷却曲线上的相变点；