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1、一、金属的结晶1 1 金属结晶的温度金属结晶的温度 a-理论结晶温度曲线 b-实际结晶温度曲线金属结晶的冷却曲线示意图2021/9/232021/9/231 12.2.过冷度过冷度 过冷度过冷度：T T T T0 0T T1 1。影响因素影响因素：冷却速度、金属性质和纯度有关。：冷却速度、金属性质和纯度有关。冷却速度越大，则过冷度越大，实际金属结晶温度冷却速度越大，则过冷度越大，实际金属结晶温度越低。反之，若冷却速度无限小越低。反之，若冷却速度无限小(即散热无限慢即散热无限慢)时，则实时，则实际结晶温度与平衡结晶温度趋于一致。然而，实践证明晶际结晶温度与平衡结晶温度趋于一致。然而，实践证明晶体
2、总是在过冷情况下结晶，体总是在过冷情况下结晶，过冷是金属结晶的必要条件过冷是金属结晶的必要条件。2021/9/232021/9/232 23.3.金属结晶的规律金属结晶的规律 纯金属的结晶过程：纯金属的结晶过程：晶核形成和长大晶核形成和长大。纯金属结晶过程示意图纯金属结晶过程示意图2021/9/232021/9/233 34.4.金属晶核形成的方式金属晶核形成的方式 自发形核自发形核:以过冷液体中的相起伏（液体中有规以过冷液体中的相起伏（液体中有规则排列的原子集团）为基础的形核；则排列的原子集团）为基础的形核；非自发形核非自发形核：依附于过冷液体中的某些杂质质点：依附于过冷液体中的某些杂质质点
3、表面而形核。表面而形核。2021/9/232021/9/234 45 5 金属晶粒的细化方法金属晶粒的细化方法 金属内部晶粒越细小，则晶界越多且晶格畸变越金属内部晶粒越细小，则晶界越多且晶格畸变越大。从而使金属强度、硬度提高，并使变形均匀分布大。从而使金属强度、硬度提高，并使变形均匀分布在许多晶粒上，塑性、韧性也好。在许多晶粒上，塑性、韧性也好。晶粒度晶粒度/（晶粒数（晶粒数/mm/mm2 2）b b/MPa/MPas s/MPa/MPa(%)(%)6.36.3237237464635.335.35151274274707044.844.819419429429410810847.547.52
4、021/9/232021/9/235 5 金属结晶后晶粒大小与单位时间、单位体积内的形核数金属结晶后晶粒大小与单位时间、单位体积内的形核数量即形核率量即形核率N N和长大速度和长大速度G G有关，若晶核的形成速率很大，而有关，若晶核的形成速率很大，而长大速度很小时，便可得到很细的晶粒。长大速度很小时，便可得到很细的晶粒。生产中常采用生产中常采用1 1）增加过冷度）增加过冷度TT；2 2）变质处理；）变质处理；3 3）附）附加振动等细化晶粒的方法。加振动等细化晶粒的方法。2021/9/232021/9/236 66 金属的同素异构转变把把种金属具有两种或两种以上的晶格结构称为种金属具有两种或两种
5、以上的晶格结构称为同同素异构性素异构性，这种金属的晶格结构随温度变化而改变，这种金属的晶格结构随温度变化而改变的现象，称为的现象，称为同素异构转变同素异构转变。同素异构转变与液态金属结晶存在着明显区别，主同素异构转变与液态金属结晶存在着明显区别，主要表现在：同素异构转变时晶界处能量较高，新的要表现在：同素异构转变时晶界处能量较高，新的晶核往往在原晶界上形成；固态下原子扩散比较困晶核往往在原晶界上形成；固态下原子扩散比较困难，固态转变需要较大的过冷；固态转变时会产生难，固态转变需要较大的过冷；固态转变时会产生体积变化，在金属中引起较大的内应力。体积变化，在金属中引起较大的内应力。2021/9/2
6、32021/9/237 7纯铁的同素异构转变2021/9/232021/9/238 8同位素、同素异形体、同分异构体的差别 同位素：同位素：研究同种元素的不同原子研究同种元素的不同原子,它们的中子数它们的中子数不同不同,比如碳比如碳1212和碳和碳1414。同素异形体：同素异形体：研究同种元素形成的不同单质研究同种元素形成的不同单质,原子原子间的成键方式不同间的成键方式不同,如金刚石和石墨。如金刚石和石墨。同分异构体：同分异构体：研究分子式相同的分子的不同结构研究分子式相同的分子的不同结构,同分异构体原子的连接顺序同分异构体原子的连接顺序,方式不同方式不同,如基团位如基团位置置,官能团的差异官
7、能团的差异,比如乙醇和甲醚。比如乙醇和甲醚。2021/9/232021/9/239 9思考题 为什么铸件的加工余量过大会使加工后的铸件强度降低？2021/9/232021/9/2310102021/9/232021/9/2311112021/9/232021/9/2312122021/9/232021/9/2313132021/9/232021/9/2314142021/9/232021/9/2315152021/9/232021/9/2316162021/9/232021/9/2317172021/9/232021/9/2318182021/9/232021/9/2319192021/9/2
8、32021/9/2320202021/9/232021/9/2321212021/9/232021/9/2322222021/9/232021/9/2323232021/9/232021/9/2324242021/9/232021/9/2325252021/9/232021/9/2326262021/9/232021/9/2327272021/9/232021/9/2328282021/9/232021/9/2329292021/9/232021/9/2330302021/9/232021/9/2331312021/9/232021/9/2332322021/9/232021/9/233333
9、2021/9/232021/9/2334342021/9/232021/9/2335352021/9/232021/9/2336362021/9/232021/9/2337372021/9/232021/9/2338382021/9/232021/9/2339392021/9/232021/9/2340402021/9/232021/9/2341412021/9/232021/9/2342422021/9/232021/9/2343432021/9/232021/9/2344442021/9/232021/9/2345452021/9/232021/9/2346462021/9/232021/9/2347472021/9/232021/9/2348482021/9/232021/9/2349492021/9/232021/9/2350502021/9/232021/9/2351512021/9/232021/9/2352522021/9/232021/9/2353532021/9/232021/9/2354542021/9/232021/9/2355552021/9/232021/9/2356562021/9/232021/9/235757