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1、第一第一节 金属的晶体构造金属的晶体构造第二第二节 纯金属的金属的结晶晶第三第三节 合金的合金的结晶晶第四第四节 铁碳合金相碳合金相图第二章第二章 金属的晶体构造与结晶金属的晶体构造与结晶: 1-1 1-1金属的晶体构造金属的晶体构造一、晶体的概念一、晶体的概念晶体：原子在空间呈长程有序陈列的固态物质。晶体：原子在空间呈长程有序陈列的固态物质。非晶体：原子或分子无规那么的堆积在一同的非晶体：原子或分子无规那么的堆积在一同的固态物质。没有固定的熔点，且各向同性。固态物质。没有固定的熔点，且各向同性。二、晶体的特征二、晶体的特征1 1、原子在空间呈长程有序陈列；、原子在空间呈长程有序陈列；2 2、
2、是各向异性的；、是各向异性的；3 3、有固定的熔点；、有固定的熔点；4 4、有特定的几何外形。、有特定的几何外形。:1. 1. 晶格：用假想的直晶格：用假想的直线将原子中心将原子中心衔接起来所构接起来所构成的三成的三维空空间格架。直格架。直线的交点原子中心称的交点原子中心称结点。由点。由结点构成的空点构成的空间点的点的阵列称空列称空间点点阵。三、晶体中几个根本概念三、晶体中几个根本概念 为描画晶体内部原子的描画晶体内部原子的陈列，将原子列，将原子视为刚性球体。性球体。刚性球体性球体原子原子浓缩成一个点空成一个点空间点点阵用假用假想的直想的直线衔接起来，构成空接起来，构成空间格子晶格格子晶格取出
3、取出一个有代表性的最小几何一个有代表性的最小几何单元元单位晶体晶胞。位晶体晶胞。:2.晶胞：晶体中有代表性的最小的几何晶胞：晶体中有代表性的最小的几何单元，称元，称为晶胞。晶胞。:3.晶格常数：晶胞晶格常数：晶胞的三个棱的三个棱边的尺的尺寸寸 a、b、c。用。用埃埃表示。表示。1=10-8cm各棱各棱间的的夹角用角用、表表示。示。:四、三种典型的晶体构造：四、三种典型的晶体构造： 体心立方、面心立方、密排六方。体心立方、面心立方、密排六方。:1.1.原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。原子间距的一半。2.2.晶胞原子数：一个晶胞内所包含的
4、原子数目。晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。3.3.配位数：晶格中与任一原子间隔最近且相等配位数：晶格中与任一原子间隔最近且相等的原子数目。的原子数目。4.4.致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。:体心立方晶格的参数体心立方晶格的参数:体心立方晶格体心立方晶格原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：0.68常常见金属：金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)原子半径：原子半径：ar43= = :面心立方晶格的参数面心立方晶格的参数: a42r= =：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配
5、位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常常见金属：金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等等晶格常数：晶格常数：a面心立方晶格面心立方晶格:a21r= =：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常常见金属：金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常数：底面晶格常数：底面边长 a 和高和高 c， c/a=1.633密排六方晶格密排六方晶格: 1 12 2 实践金属的晶体构造践金属的晶体构造一、一、 多晶体构造和亚构造多晶体构造和亚构造单晶体：晶体资料内部原子规律陈列，位向不发单晶体：晶体资料内部原子规律陈列，位向不发生改动的晶体。生改动的
6、晶体。多晶体：由许多晶格位向不同的小晶体构成的晶多晶体：由许多晶格位向不同的小晶体构成的晶体构造，称为多晶体。体构造，称为多晶体。实践晶体是由许多不同位向小单晶体组成的多晶体。这实践晶体是由许多不同位向小单晶体组成的多晶体。这些小单晶体叫晶粒，晶粒与晶粒之间的交界叫晶界。些小单晶体叫晶粒，晶粒与晶粒之间的交界叫晶界。既然实践晶体是多晶体组成，能否还存在着单晶体的各既然实践晶体是多晶体组成，能否还存在着单晶体的各向异性？为什么？向异性？为什么？多晶体由多晶体由许多晶格位向不同的晶粒多晶格位向不同的晶粒组成，成，其性能是位向不同晶粒的平均性能，故以其性能是位向不同晶粒的平均性能，故以为各向同性。各
7、向同性。:二、二、 晶体缺陷晶体缺陷晶格的不完好部晶格的不完好部位称晶体缺陷。位称晶体缺陷。实践金属中存在实践金属中存在着大量的晶体缺着大量的晶体缺陷，按外形可分陷，按外形可分三类，即点、线、三类，即点、线、面缺陷。面缺陷。: 点缺陷点缺陷 空空间三三维尺寸都尺寸都很小的缺陷。很小的缺陷。l空位空位l间隙原子隙原子l置置换原子原子:a. a. 空位：晶格中某些缺排原子的空空位：晶格中某些缺排原子的空结点。点。b. b. 间隙原子：隙原子：挤进晶格晶格间隙中的原子。可以是基体金属原隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子。子，也可以是外来原子。c. c. 置置换原子：原子：取代原来原子位
8、置的外来原子称置取代原来原子位置的外来原子称置换原子。原子。:点缺陷破坏了原子的平衡形状，引起周点缺陷破坏了原子的平衡形状，引起周围晶格晶格产生畸生畸变，妨碍原子的挪，妨碍原子的挪动，必需施加更大的外力，必需施加更大的外力，从而使从而使强度、硬度提高，塑性、度、硬度提高，塑性、韧性下降。性下降。空位空位间隙原子间隙原子小置换原子小置换原子大置换原子大置换原子:位错：晶体中某处有一列或假设干列原子发生位错：晶体中某处有一列或假设干列原子发生有规律的错排景象。有规律的错排景象。 线缺陷缺陷在一在一维方向上尺寸方向上尺寸较大的缺陷大的缺陷) )刃型位刃型位错：当一个完好晶体某晶面以上的某：当一个完好
9、晶体某晶面以上的某处多出多出半个原子面，半个原子面，该晶面象刀刃一晶面象刀刃一样切入晶体，切入晶体，这个多个多余原子面的余原子面的边缘就是刃型位就是刃型位错。半原子面在滑移面以上的称正位半原子面在滑移面以上的称正位错，用，用“ “ 表示。表示。半原子面在滑移面以下的称半原子面在滑移面以下的称负位位错，用，用“ “ 表示。表示。:位错上半部分原子受压，下半部分原子受拉。离位位错上半部分原子受压，下半部分原子受拉。离位错线越近晶格畸变越大，应力越大。错线越近晶格畸变越大，应力越大。:位位错密度：密度：单位体位体积位位错线总长度。度。 = L/V(cm/cm3 = L/V(cm/cm3或或1/cm2
10、)1/cm2)金属的位金属的位错密度密度为1041012/cm21041012/cm2位位错对性能的影响：以位性能的影响：以位错线为中心的管道区周中心的管道区周围晶格都晶格都发生了畸生了畸变，从而妨碍位，从而妨碍位错的运的运动，使，使资料的料的强度提高。由于度提高。由于线缺陷的影响面比点缺陷缺陷的影响面比点缺陷大的多，因此大的多，因此对资料性能的影响也大的多。料性能的影响也大的多。减少或添加位减少或添加位错密度都可以提高金属的密度都可以提高金属的强度。度。:强度度:透射电镜下钛合金中的位错线透射电镜下钛合金中的位错线(黑线黑线)高分辨率高分辨率高分辨率高分辨率电镜电镜下的刃位下的刃位下的刃位下
11、的刃位错错白点白点白点白点为为原子原子原子原子:面缺陷面缺陷 一一维维尺度很小，而二尺度很小，而二维维尺度尺度较较大的原子大的原子错错排区域排区域 晶界：多晶体中不同位向晶粒间的交界。小角度晶界是由相距一定晶界：多晶体中不同位向晶粒间的交界。小角度晶界是由相距一定间隔的刃型位错组成。大角度晶界原子陈列紊乱，具有非晶态特征。间隔的刃型位错组成。大角度晶界原子陈列紊乱，具有非晶态特征。晶界的重要特性：晶界的重要特性：1 1晶界相互交晶界相互交错，原子，原子陈列紊乱，常温下列紊乱，常温下对晶体的滑晶体的滑动起妨碍作用，从而使晶粒小即晶界多的起妨碍作用，从而使晶粒小即晶界多的资料的料的强度、硬度、硬度
12、高度高细晶晶强化。化。2 2因原子因原子陈列紊乱，能量高，原子易分散，易受腐列紊乱，能量高，原子易分散，易受腐蚀。固固态下构造的改下构造的改动首先从晶界开首先从晶界开场。:晶界表示图晶界表示图: 亚亚晶界：晶界：亚亚晶粒的交界，位向差小于晶粒的交界，位向差小于2 。晶界晶界亚晶界亚晶界ABCD:1.1.几个重要概念：几个重要概念：合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质叫合金。元素组成的具有金属特性的物质叫合金。组元：组成合金的独立的最根本的单元普通是组元：组成合金的独立的最根本的单元普通是一种元素或一种稳定的化合物。一种
13、元素或一种稳定的化合物。相：金属或合金中，具有一样化学成分，一样结相：金属或合金中，具有一样化学成分，一样结晶构造，并有明显界面分开的独立组成部分。晶构造，并有明显界面分开的独立组成部分。组织：用肉眼或显微镜察看到的资料的微观形貌。组织：用肉眼或显微镜察看到的资料的微观形貌。三、合金的晶体构造三、合金的晶体构造:一致的晶体构造和原子陈列方式；一致的晶体构造和原子陈列方式；一样的物理、化学性能；一样的物理、化学性能；与周围的非同相物质之间有确定的界面；与周围的非同相物质之间有确定的界面；不同的相可予以机械性分别。不同的相可予以机械性分别。相的根本属性相的根本属性:2.2.合金中的根本相合金中的根
14、本相 根据固态下，合金的组元间作用方式不同，合金根据固态下，合金的组元间作用方式不同，合金的相构造根本相分为两种，即固溶体和金属的相构造根本相分为两种，即固溶体和金属间化合物。间化合物。1)1)固溶体固溶体固固态下各下各组元之元之间相互溶解而构成的均匀的晶相互溶解而构成的均匀的晶态固固体称固溶体体称固溶体. .固溶体中固溶体中坚持原来晶体构造的持原来晶体构造的组元叫溶元叫溶剂，其它溶，其它溶入且晶格消逝的入且晶格消逝的组元称溶元称溶质。:固溶体的构造与分类固溶体的构造与分类 根据溶质原子在溶剂晶格根据溶质原子在溶剂晶格中的位置分：中的位置分： 1间隙固溶体间隙固溶体 构成间隙固溶体的条件：构成
15、间隙固溶体的条件：r质质/r剂剂0.59，过渡族元，过渡族元素素Fe、Mn等为溶剂与等为溶剂与尺寸小的非金属元素尺寸小的非金属元素C、N、B、H构成。构成。 2置换固溶体置换固溶体Cu-NiCu-Ni置换固溶体置换固溶体Fe-CFe-C间隙固溶体间隙固溶体:按溶质原子在溶剂晶格中的溶解度分按溶质原子在溶剂晶格中的溶解度分1有限固溶体有限固溶体 间隙固溶体一定是有限固溶体。间隙固溶体一定是有限固溶体。2无限固溶体无限固溶体 在置换固溶体中，当溶质与溶剂原子半径差在置换固溶体中，当溶质与溶剂原子半径差别较小，在化学元素周期表上的位置接近，且别较小，在化学元素周期表上的位置接近，且晶格方式也一样时，
16、能够构成无限固溶体。否晶格方式也一样时，能够构成无限固溶体。否那么，是有限固溶体。所以无限固溶体一定是那么，是有限固溶体。所以无限固溶体一定是置换固溶体，反过来不成立。间隙固溶体一定置换固溶体，反过来不成立。间隙固溶体一定是有限固溶体，反过来不成立。是有限固溶体，反过来不成立。:固溶体的构造特点与性能特点固溶体的构造特点与性能特点固溶体的晶格固溶体的晶格类型与溶型与溶剂的一的一样，是，是单相。相。由于溶由于溶质原子的溶入，使溶原子的溶入，使溶剂晶格晶格产生畸生畸变。溶溶质原子与位原子与位错的交互作用，使位的交互作用，使位错运运动的阻的阻力添加，使力添加，使资料的料的强度硬度提高，度硬度提高，这
17、种景象叫种景象叫固溶固溶强化化是金属是金属资料的料的强化方法之一。化方法之一。固溶体本身的固溶体本身的强度、硬度低，塑性和度、硬度低，塑性和韧性好，性好，是是资料的根本相。料的根本相。:2 2 2 2 金属金属金属金属间间化合物中化合物中化合物中化合物中间间相相相相两两两两组组元元元元间间相相相相对对尺寸差，尺寸差，尺寸差，尺寸差，电负电负性差等都有一定溶限，性差等都有一定溶限，性差等都有一定溶限，性差等都有一定溶限，当溶当溶当溶当溶质质原子的参与量超越此溶限原子的参与量超越此溶限原子的参与量超越此溶限原子的参与量超越此溶限时时便会构成一种新便会构成一种新便会构成一种新便会构成一种新相，即中相
18、，即中相，即中相，即中间间相。中相。中相。中相。中间间相的晶体构造不同于此相中的相的晶体构造不同于此相中的相的晶体构造不同于此相中的相的晶体构造不同于此相中的任一任一任一任一组员组员。由于中。由于中。由于中。由于中间间相具有一定的金属属性，所以相具有一定的金属属性，所以相具有一定的金属属性，所以相具有一定的金属属性，所以亦称亦称亦称亦称为为金属金属金属金属间间化合物。化合物。化合物。化合物。 合金合金合金合金组组元相互作用构成的晶格元相互作用构成的晶格元相互作用构成的晶格元相互作用构成的晶格类类型和特性完全不型和特性完全不型和特性完全不型和特性完全不同于任一同于任一同于任一同于任一组组元的新相
19、即元的新相即元的新相即元的新相即为为金属金属金属金属间间化合物化合物化合物化合物, , , , 或称中或称中或称中或称中间间相。金属化合物具有相。金属化合物具有相。金属化合物具有相。金属化合物具有较较高的熔点、硬度和脆性，两高的熔点、硬度和脆性，两高的熔点、硬度和脆性，两高的熔点、硬度和脆性，两组组元有一定比例，并可用化学式元有一定比例，并可用化学式元有一定比例，并可用化学式元有一定比例，并可用化学式AmBnAmBnAmBnAmBn表示其表示其表示其表示其组组成。成。成。成。:金属间化合物的分类金属间化合物的分类根据构成条件和构造特点不同，金属间化合物根据构成条件和构造特点不同，金属间化合物可
20、分为：可分为： 1正常价化合物正常价化合物特征是：严厉遵守化合价规律，成分固定，可特征是：严厉遵守化合价规律，成分固定，可用化学式表示，不能构成固溶体。用化学式表示，不能构成固溶体。Mg2Si)金属金属间化合物特点：化合物特点：熔点、硬度高、脆性大。适用于第二相熔点、硬度高、脆性大。适用于第二相质点点强化或化或弥散弥散强化。化。:2电子化合物子化合物电子子浓度起主要作用度起主要作用电子子浓度：价度：价电子数目与原子数目之比子数目与原子数目之比值。特征是：特征是：虽然可用化学式表示，但成分不固定，然可用化学式表示，但成分不固定，即在即在电子化合物的根底上可以溶解一定量的子化合物的根底上可以溶解一
21、定量的组元，构成以元，构成以该化合物化合物为基的固溶体。基的固溶体。价电子指原子核外电子中能与其他原子相互作用构成化学键的电子。价电子指原子核外电子中能与其他原子相互作用构成化学键的电子。 :虽然它们可以用分子式表示，但大多数不符合化学虽然它们可以用分子式表示，但大多数不符合化学价规律，而是按电子含量规律来进展化合的，只需价规律，而是按电子含量规律来进展化合的，只需电子含量到达某一范围，就会构成具有一定构造的电子含量到达某一范围，就会构成具有一定构造的相，所以它们的构成是以电子含量起主导作用的。相，所以它们的构成是以电子含量起主导作用的。电子含量不同，构成的化合物的晶格构培育不同。电子含量不同
22、，构成的化合物的晶格构培育不同。电子浓度：价电子数目与原子数目之比值。电子浓度：价电子数目与原子数目之比值。:与间隙固溶体类似，由过渡族金属同原子半径很小与间隙固溶体类似，由过渡族金属同原子半径很小的非金属元素构成的化合物。的非金属元素构成的化合物。无论溶质原子是以间隙方式还是以置换方式进入晶无论溶质原子是以间隙方式还是以置换方式进入晶格，总会对溶剂晶格呵斥一定程度的畸变。溶质与格，总会对溶剂晶格呵斥一定程度的畸变。溶质与溶剂原子的尺寸差别越大，晶格畸变越大，畸变能溶剂原子的尺寸差别越大，晶格畸变越大，畸变能越大，增大到一定容限时，原来的构造便不稳定，越大，增大到一定容限时，原来的构造便不稳定
23、，会重新组合构成新的相。会重新组合构成新的相。根据构造特征有分为两类：根据构造特征有分为两类：1间隙相间隙相 r非非/r金金 0.59，具有复杂的晶体构造，具有复杂的晶体构造，如如Fe3C。3、间隙化合物原子尺寸要素起主要作用、间隙化合物原子尺寸要素起主要作用:a. a. 间隙相：间隙相：r r非非/r/r金金 0.590.59时形时形 成的具有简成的具有简单晶格构造的间隙化合单晶格构造的间隙化合物。物。间隙相具有金属特征和间隙相具有金属特征和极高的硬度及熔点，非极高的硬度及熔点，非常稳定。常稳定。部分碳化物和一切氮化部分碳化物和一切氮化物属于间隙相。物属于间隙相。VC的的构构造造:b. b.
24、 具有复杂构造的间隙化合具有复杂构造的间隙化合物物当当r r非非/r/r金金0.590.59时构成复杂时构成复杂构造间隙化合物。构造间隙化合物。如如Fe3CFe3C、Cr23C6Cr23C6等。等。Fe3CFe3C称称渗碳体，是钢中重要组成相，渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格。具有复杂斜方晶格。间隙相与间隙固溶体的区别间隙相与间隙固溶体的区别？Fe3C的晶格的晶格高温合金中的高温合金中的Cr23C6:类型类型简单结构间隙化合物简单结构间隙化合物复杂结构间复杂结构间隙化合物隙化合物化学式化学式TiCZrCVCNbCTaCWCMoCCr23 C6Fe3 C硬度硬度HV2850284020
25、1920501550173014801650800熔点熔点/3080347220265036805039802785 5252715771227钢中常见间隙化合物的硬度及熔点钢中常见间隙化合物的硬度及熔点:三金属化合物的构造特点与性能特点三金属化合物的构造特点与性能特点1、金属化合物的晶格、金属化合物的晶格类型与型与组成它的任何成它的任何组元都不一元都不一样，是，是单相。相。2、金属化合物具有、金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性。高的熔点、硬度和脆性。3、金属化合物是、金属化合物是强化相。化相。:工业合金经过调整固溶体的溶解度及化合物的数量、工业合金经过调整固溶体的溶解度及化合物的数量、大小
26、、外形、分布等，可使合金的机械性能在一个很大小、外形、分布等，可使合金的机械性能在一个很大的范围内变化，以便满足不同的性能要求。大的范围内变化，以便满足不同的性能要求。机械混合物机械混合物单一固溶体：一固溶体：强度、硬度度、硬度较低低单一化合物：硬而脆一化合物：硬而脆机械混合物机械混合物不是一种不是一种单一相一相与纯金属相比，固溶与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与塑性、韧性低。但与化合物相比，其硬度化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。韧性那么要高得多。: 1-3 纯金属的金属的结晶晶一、几个概念一、几个概念1、结晶：物质
27、从液态冷却转变为固态的过程叫凝固。、结晶：物质从液态冷却转变为固态的过程叫凝固。假设凝固后的固体为晶体称为结晶。假设凝固后的固体为晶体称为结晶。2、过冷度：实际结晶温度与实践结晶温度的差。、过冷度：实际结晶温度与实践结晶温度的差。:实际结晶温度晶温度T0T0与开与开始始结晶温度晶温度TnTn之差叫之差叫做做过冷度冷度undercooling)undercooling)，用，用TT表示。表示。 T= T0Tn T= T0Tn 液体金属在结晶时的温度液体金属在结晶时的温度- -时间曲线称为冷却曲线。时间曲线称为冷却曲线。:结晶的条件晶的条件1. 1. 必需求有必需求有过冷度。冷度。过冷度的大小与金
28、属本性有关，如冷度的大小与金属本性有关，如铜的的过冷度冷度为236 C236 C。2. 2. 与金属的与金属的纯度有关，度有关，杂质越多，越多，过冷冷度越小。度越小。3. 3. 与冷却速度有关，快冷，与冷却速度有关，快冷，实践践结晶温晶温度低，度低， 过冷度大。冷度大。:冷却速度越大，那么开场结晶温度越低，过冷度也就越大。:二、结晶过程二、结晶过程 液态金属结晶是在结晶温度平台由形核和晶核长大两液态金属结晶是在结晶温度平台由形核和晶核长大两个亲密联络的根本过程来实现的。个亲密联络的根本过程来实现的。 :二、二、结晶晶过程程晶核的构成与长大。晶核的构成与长大。晶核的构成有自发形核和非自发形核两种
29、。晶核的构成有自发形核和非自发形核两种。:晶核的构成晶核的构成 1 1自自发形核形核 从液从液态内部由金属本身内部由金属本身原子自原子自发长出出结晶中心的晶中心的过程叫做自程叫做自发形核，构成的形核，构成的结晶中心叫做自晶中心叫做自发晶核。晶核。 2 2非自非自发形核形核 依靠于依靠于杂质而生成晶而生成晶核的核的过程叫做非自程叫做非自发形核，构成的形核，构成的结晶晶中心叫做非自中心叫做非自发晶核。晶核。:实践金属践金属结晶主要以晶主要以树枝状枝状长大大. .这是由于棱角是由于棱角处的散的散热条件好，生条件好，生长快，先构成一快，先构成一次次轴，一次，一次轴又会又会产生二次生二次轴，树枝枝间最后
30、被填最后被填充。充。晶核的晶核的长大方式大方式:树枝状结晶金金属属的的树枝枝晶晶金金属属的的树枝枝晶晶金金属属的的树枝枝晶晶冰冰的的树枝枝晶晶:三、金属结晶后晶粒的大小三、金属结晶后晶粒的大小表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。晶粒度可用单位体积表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。晶粒度可用单位体积内或单位内或单位面积上晶粒数目来表示。工业消费上采用晶粒度级别面积上晶粒数目来表示。工业消费上采用晶粒度级别来确定晶来确定晶粒度。粒度。规范晶粒度级别共分八级，一级最粗，八级最细。经规范晶粒度级别共分八级，一级最粗，八级最细。经过过100100倍倍显微镜下的晶粒大小与规范图对照来评级。显微镜下的晶粒大小与规范图对照
31、来评级。常温下，金属晶粒越细小，常温下，金属晶粒越细小，晶界面积越大，它的强度、晶界面积越大，它的强度、硬度越高；对外应力的分散使硬度越高；对外应力的分散使塑性和韧性提高，即细晶强化。塑性和韧性提高，即细晶强化。:晶粒的大小取决于晶核的形核率和晶粒的大小取决于晶核的形核率和长大速度。大速度。P13P13单位位时间、单位体位体积内构成的晶核数目叫形核率内构成的晶核数目叫形核率(N)(N)。单位位时间内晶核生内晶核生长的的长度叫度叫长大速度大速度(G)(G)。 N/G N/G比比值越大，晶粒越越大，晶粒越细小。小。因此，凡是促因此，凡是促进形核、抑制形核、抑制长大的要素，大的要素，都能都能细化晶粒
32、化晶粒提高提高过冷度冷度 过冷度冷度 T T，NN形核速率，形核速率，GG长大速率，大速率，N/GN/G增大，增大，晶粒越晶粒越细小。小。过冷度对过冷度对N、G的影响的影响四、铸态下细化晶粒的方法四、铸态下细化晶粒的方法:Al-SiAl-Si合金合金组织缓冷缓冷快冷快冷: 蜕变处置置 在液在液态金属中参与孕育金属中参与孕育剂或或蜕变剂作作为非自非自发晶晶核的中心，以核的中心，以细化晶粒和改善化晶粒和改善组织。蜕变处置前蜕变处置前蜕变处置后蜕变处置后铸铁蜕变处置前后的置前后的组织( (蜕变剂为硅硅铁或硅或硅钙合金合金) ):电磁搅拌细化晶粒表示图电磁搅拌细化晶粒表示图振振动，搅拌等拌等对正在正在
33、结晶的金属晶的金属进展振展振动或或搅动，一方面可靠外部，一方面可靠外部输入的能量来促入的能量来促进形核，另一方面也可使生形核，另一方面也可使生长中的枝中的枝晶破碎，使晶核数目晶破碎，使晶核数目显著添加。著添加。:五、五、铸锭的宏的宏观组织1 1、表、表层细晶区晶区当金属液当金属液浇入入锭模后，表模后，表层金属遭到模壁的急冷作用，构成金属遭到模壁的急冷作用，构成大量晶核，再加上模壁及大量晶核，再加上模壁及杂质的异的异质形核，构成了表形核，构成了表层的的细晶区。晶区。2 2、柱状晶区、柱状晶区当表当表层细晶区构成后，模壁温度升高，金属液冷却晶区构成后，模壁温度升高，金属液冷却变慢。由慢。由于于细晶
34、区晶区结晶潜晶潜热的的释放，使放，使细晶区前沿液体晶区前沿液体过冷度冷度变小，小，形核率降低，形核率降低，细晶区与液体接触的晶粒中，只需那些一次晶晶区与液体接触的晶粒中，只需那些一次晶轴与模壁垂直的晶粒，与散与模壁垂直的晶粒，与散热方向一致，生方向一致，生长有利而有利而长成柱成柱状晶。状晶。3 3、中心等、中心等轴晶区晶区结晶到最后，散晶到最后，散热变慢，剩余液体温度已比慢，剩余液体温度已比较均匀，几乎同均匀，几乎同时进入入过冷形状而构成中心等冷形状而构成中心等轴晶区。晶区。:本本 节节 总总 结结1.了解晶体和合金有关的根本概念；2.了解纯金属的结晶过程，3.掌握三种晶格类型，三种晶体缺陷；4.掌握合金的根本相，掌握过冷度概念；5.掌握控制晶粒大小的方法。:
