第3章+金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變-2

機(jī)械工程材料大連海洋大學(xué)精品課程授課教師：潘穎大連海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院2023最新整理收集do

something2目錄第4篇材料的應(yīng)用第3篇常用機(jī)械工程材料第2篇金屬材料組織和性能的控制第1篇金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能3第2篇金屬材料組織和性能的控制第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變3第8章鋼的合金化3第4章二元合金相圖3第5章鐵-碳合金相圖3第6章金屬的塑性變形與再結(jié)晶3第7章鋼的熱處理34晶體的結(jié)晶第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。物質(zhì)通過凝固能形成晶體稱為結(jié)晶。物質(zhì)由一個相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相的過程稱為相變。因而結(jié)晶過程是相變過程。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變玻璃制品水晶5晶體的結(jié)晶---熱力學(xué)定律第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變在等壓條件下，一切自發(fā)過程都是朝著系統(tǒng)自由能降低的方向進(jìn)行。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變T0T1ΔT液體和晶體自由能隨溫度變化6晶體的結(jié)晶---冷卻曲線第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬結(jié)晶時溫度與時間的關(guān)系曲線。曲線上水平階段所對應(yīng)的溫度稱實(shí)際結(jié)晶溫度T1。曲線上水平階段是由于結(jié)晶時放出結(jié)晶潛熱引起的。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

純金屬的冷卻曲線7晶體的結(jié)晶---過冷與過冷度第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象。過冷度△T=T0-T1過冷度大小與冷卻速度有關(guān)，冷速越大，過冷度越大。金屬在過冷的情況下結(jié)晶。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變83.2.1純金屬的結(jié)晶過程第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變形核和長大兩個基本過程液態(tài)中近程有序的小集團(tuán)中的一部分成為穩(wěn)定的結(jié)晶核心，稱為晶核。晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完全消失。每個晶核最終長成一個晶粒，兩晶粒接觸后形成晶界。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變93.2.2晶核的長大方式第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變均勻長大和樹枝狀長大過冷度小，均勻長大過冷度大，樹枝狀長大[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變103.2.2晶核的長大方式第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變平面長大的規(guī)則形狀晶體

冰的樹枝晶

113.2.3金屬結(jié)晶后的晶粒大小第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1.晶粒度表示晶粒大小的尺度?？捎镁Я５钠骄娣e或平均直徑表示。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分8級：1-4級為粗晶粒5-8級為細(xì)晶粒顯微鏡下放大100倍與標(biāo)準(zhǔn)圖對照評級123.2.3金屬結(jié)晶后的晶粒大小第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.晶粒大小的控制晶粒的大小取決于晶核的形成率N和長大速度G。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變單位時間、單位體積內(nèi)形成的晶核數(shù)目叫形核率(N)。單位時間內(nèi)晶核生長的長度叫長大速度(G)。N/G比值越大，晶粒越細(xì)小.過冷度對N、G的影響133.2.3金屬結(jié)晶后的晶粒大小第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.晶粒大小的控制⑴控制過冷度：隨過冷度增加，N/G值增加，晶粒變細(xì)。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變緩冷快冷143.2.3金屬結(jié)晶后的晶粒大小第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.晶粒大小的控制[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變⑵變質(zhì)處理：即有意向液態(tài)金屬內(nèi)加入非均勻形核物質(zhì)從而細(xì)化晶粒的方法。變質(zhì)處理前變質(zhì)處理后變質(zhì)處理使組織細(xì)化153.2.3金屬結(jié)晶后的晶粒大小第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.晶粒大小的控制[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變⑶振動、攪拌：一方面可靠外部輸入的能量來促進(jìn)形核，另一方面也可使成長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目顯著增加。163.2.4鑄錠的組織及其控制第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1.鑄錠的組織⑴表層細(xì)晶粒層：澆注時，由于冷模壁產(chǎn)生很大的過冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變173.2.4鑄錠的組織及其控制第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1.鑄錠的組織⑵柱狀晶粒層：由于模壁溫度升高，結(jié)晶放出潛熱，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，形核困難。加上模壁的定向散熱，使已有的晶體沿著與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區(qū)。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變183.2.4鑄錠的組織及其控制第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1.鑄錠的組織⑶中心等軸晶粒層：由于結(jié)晶潛熱的不斷放出，散熱速度不斷減慢，導(dǎo)致柱狀晶生長停止，當(dāng)心部液體全部冷至實(shí)際結(jié)晶溫度T1以下時，在雜質(zhì)作用下以非均勻形核方式形成許多尺寸較大的等軸晶粒。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變193.2.4鑄錠的組織及其控制第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.鑄錠的缺陷鑄造缺陷的類型較多，常見的有縮孔、氣泡、疏松、偏析、非金屬夾雜物等。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變縮孔氣泡疏松20同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象。[本章內(nèi)容]:3.1金屬結(jié)晶的概念3.2金屬的結(jié)晶過程3.3同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變21同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)第3章金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變⑴形核一般在某些特定部位發(fā)