第3章纯金属与合金的结晶.ppt

第3章 纯金属与合金的结晶 3.1 纯金属的结晶 3.2 合金的结晶 3.1 纯金属的结晶 3.1.1纯金属的冷却曲线及过冷度 金属的结晶过程可以通过热分析法进行研究。即将纯金属加热熔化成液体，然后缓慢地冷却下来，在冷却过程中，每隔一定的时间测量一次温度，记录下它的温度随时间变化情况，描绘在温度—时间坐标图上，便获得纯金属的冷却曲线，如图3—1所示。 图3—1 纯金属的冷却曲线 3.1 纯金属的结晶 由冷却曲线可知，金属液体随着冷却时间的延长，其的热量不断向外散失，温度不断下降。当冷却到a点时，液体金属开始结晶。由于结晶过程中释放出来的结晶潜热补偿了散失在空气中的热量，故结晶时温度并不随时间的延长而下降，直到b点结晶终了时才继续下降。a～b两点之间的水平线为结晶阶段，它所对应的温度就是纯金属的结晶温度。理论上金属冷却时的结晶温度与加热时的熔化温度是同一温度，即金属的理论结晶温度(To)。实际上液态金属总是冷却到理论结晶温度(To)以下才开始结晶，如图3—2所示。 图3-2 纯金属结晶时的冷却曲线 3.1 纯金属的结晶 实际晶温度( )低于理论结晶温度( )这一现象称为“过冷现象”。理论结晶温度和实际结晶温度之差称为过冷度( )。金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关。 冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。 3.1 纯金属的结晶 3.1.2纯金属的结晶过程 纯金属的结晶过程是晶核形成和长大的过程。液态金属的结晶是在一定过冷度的条件下，从液体中首先形成一些微小而稳定的小晶体，称为晶核。随着温度下降，晶核逐渐长大。在晶核长大的同时，液体中又不断产生新的晶核并不断长大，直到它们互相接触，液体完全消失为止，图3—3是金属的结晶过程示意图。 图3—3 纯金属结晶过程示意图 3.1 纯金属的结晶 3.1.3 晶粒大小对金属力学性能的影响 晶粒越细，金属的强度和韧性越高 形核率↑，长大速度↓，则晶粒越小 1．增加过冷度 2．变质处理 3．振动处理 3.2 合金的结晶 合金的结晶过程及所得的组织比纯金属复杂得多。同一个合金系，因成分的变化，其组织也不同；另一方面，同一成分的合金的组织随温度的不同而变化。因此，为了掌握合金的成分、组织与性能之间的关系，必须了解合金的结晶过程，了解合金中各组织的形成及变化的规律。相图就是研究这些问题的一种工具，它表示合金系在平衡条件下，在不同温度成分下各相关系的图解。 1 二元合金相图的建立 2 铅锑二元合金相图分析 * * 下一页 返回 返回 每隔一段时间测量一次温度 固体←液体 上一页 下一页 返回 a)理论结晶温度 b)实际结晶温度 返回 过冷现象 结晶温度=熔化温度 冷却速度越快，过冷度越大 ΔT=T0-T1 上一页 下一页 返回 上一页 下一页 返回 返回 晶核 晶界 晶粒 上一页 返回 ΔT增加使得N增加 浇筑前向金属中加入变质剂 施加机械振动、超声波震动等 N比v增长更快 适用于中小铸件 返回 液相线 固相线 L 镍铜合金有较好的室温力学性能和高温强度，耐蚀性高耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造行波管和其他电子管较好的结构材料。还可作为航空发动机的结构材料。 石刻山——拉什莫尔山 亚共晶合金 过共晶合金 L→Pb→Pb+(Pb+Sb) L→Sb→Sb+(Pb+Sb) (Pb+Sb) 共晶转变 L *