1、第二章第二章 金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí) 與非金屬相比，固態(tài)金屬具有它獨(dú)特的性能，與非金屬相比，固態(tài)金屬具有它獨(dú)特的性能，如良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性（塑性變形如良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性（塑性變形能力）和金屬光澤。能力）和金屬光澤。金屬的特金屬的特性性1. 1. 有的非金屬也可能表現(xiàn)出上述某些特性有的非金屬也可能表現(xiàn)出上述某些特性： 如：石墨能導(dǎo)電 金剛石導(dǎo)熱 無(wú)機(jī)化合物的金屬光澤；2. 2. 各種金屬晶體之間，這些特征的差別也很大各種金屬晶體之間，這些特征的差別也很大：鈈、錳的導(dǎo)電能力比銀、銅相差近百倍銻、鉻、釩等金屬是一種“脆性”金屬。 因此，只根據(jù)以上的一些特性來(lái)區(qū)分金屬

2、和非金屬是不夠充分的。 以金屬鍵方式結(jié)合，從而使金屬材料具有以下特征：u良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性： 自由電子定向運(yùn)動(dòng)（在電場(chǎng)作用下）導(dǎo)電、（在熱場(chǎng)作用下）導(dǎo)熱。u不透明，有光澤： 自由電子容易吸收可見(jiàn)光，使金屬不透明。自由電子吸收可見(jiàn)光后由低能軌道跳到高能軌道，當(dāng)其從高能軌道跳回低能軌道時(shí)，將吸收的可見(jiàn)光能量輻射出來(lái)，產(chǎn)生金屬光澤。u具有延展性（塑性變形能力）： 金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，所以當(dāng)金屬的兩部分發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，其結(jié)合鍵不會(huì)被破壞，從而具有延展性。最根本的區(qū)別：金屬的電阻隨著溫度的升高而增大，即金屬具有正的電阻溫度系數(shù)；非金屬的電阻隨著溫度升高而減小，即非金屬具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)。第一節(jié)

3、金屬的晶體結(jié)構(gòu) 晶體：晶體： 材料中的原子（離子、分子）在三維空間呈規(guī)則，周期性排列。 非晶體：非晶體： 原子無(wú)規(guī)則堆積，也稱(chēng)為 “過(guò)冷液體”。 晶體晶體金剛石、NaCl、冰 液體液體 非晶體非晶體 蜂蠟、玻璃、橡膠金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)a 原子堆垛模型b 空間點(diǎn)陣c 晶格（晶體點(diǎn)陣）zxy a ab bc cd 晶胞空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣 將晶體內(nèi)部的原子（離子）或原子群（離子群）抽象為無(wú)數(shù)點(diǎn)子按一定的方式在空間做有規(guī)則的周期性分布，這些幾何點(diǎn)子的總體稱(chēng)為空間點(diǎn)陣，這些點(diǎn)稱(chēng)為陣點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。晶格（晶體點(diǎn)陣）晶格（晶體點(diǎn)陣） 用一系列假想的平行直線將空間點(diǎn)陣的陣點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成的空間網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為空間格

4、子，也稱(chēng)晶格。晶胞晶胞 為了研究空間點(diǎn)陣的排列特點(diǎn)，從點(diǎn)陣中取出一個(gè)反映點(diǎn)陣特征的基本單元（通常是一個(gè)平行六面體）作為其組成單元，這個(gè)平行六面體稱(chēng)為晶胞。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)XYZabc晶面晶面通過(guò)原子中心的平面晶向晶向通過(guò)原子中心的直線所指的方向XYZabc晶格常數(shù)：a、b、c； 、。描述金屬晶體結(jié)構(gòu)的一些描述金屬晶體結(jié)構(gòu)的一些重要概念重要概念晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù) 一個(gè)晶胞內(nèi)所含的原子數(shù)目。注意相鄰晶胞的共有原子的計(jì)算方法。原子半徑原子半徑 晶胞中最近鄰最近鄰的兩個(gè)原子（原子密度最大的方向原子密度最大的方向）之間（平衡）距離的一半一半。配位數(shù)配位數(shù) 晶格中與任一原子處于相等距離并相距

5、最近的原子數(shù)目致密度致密度 晶胞中原子本身所占的體積與晶胞體積之比。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)工業(yè)上常用的金屬絕大多數(shù)具有比較簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，工業(yè)上常用的金屬絕大多數(shù)具有比較簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，其中最典型的為以下三種：其中最典型的為以下三種： （1 1）體心立方晶格體心立方晶格 （2 2）面心立方晶格面心立方晶格 （3 3）密排六方晶格密排六方晶格金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格體心立方晶格 在立方晶胞的八個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，在體中心有一個(gè)原子，每個(gè)原子與空間點(diǎn)陣中的一個(gè)陣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。屬于這種晶體結(jié)構(gòu)的純金屬有- Fe、Cr、Mo、W、V等。金屬的晶體

6、結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方體心立方晶胞晶胞晶格常數(shù)：a=b=c； =90晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.68XYZabc2 2r r2 2r ra2金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)2a34a配位數(shù)：8面心立方晶格面心立方晶格金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 晶胞的八個(gè)頂角上和六個(gè)面上各有一個(gè)原子。 屬于這種晶體結(jié)構(gòu)的純金屬有 Fe、Al、Cu、Ag、Pb、Ni等。面心立方面心立方晶胞晶胞晶格常數(shù)：a=b=c； =90晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.74XYZabc密排方向424a金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)配位數(shù)：12Mg、Zn 、Be等晶格常數(shù)晶格常數(shù) 底面邊長(zhǎng)a 底面間距c 側(cè)面間角120 側(cè)

7、面與底面夾角90晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù)：6原子半徑原子半徑：a/2致密度致密度：0.74密排六方晶格密排六方晶格金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)配位數(shù)配位數(shù)：12（c/a=1.633時(shí)）p 理想晶體：理想晶體：是指晶體中原子嚴(yán)格地成完全規(guī)則和完整的排列，在每個(gè)晶格結(jié)點(diǎn)上都有原子排列而成的晶體。如理想晶胞在三維空間重復(fù)堆砌就構(gòu)成理想的單晶體。p 實(shí)際晶體：實(shí)際晶體：多晶體+晶體缺陷p 晶體缺陷：晶體缺陷：是晶體內(nèi)部存在的一些原子排列不規(guī)則和不完整的微觀區(qū)域，按其幾何尺寸特征，可分為點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷、線缺陷線缺陷和面缺陷面缺陷三類(lèi)。晶粒（單晶體）晶粒（單晶體）實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷一、點(diǎn)缺陷一、點(diǎn)

8、缺陷1.1.點(diǎn)缺陷的概念點(diǎn)缺陷的概念 晶體中在X,Y,Z三維方向上尺寸都很小的晶體缺陷。2. 2. 點(diǎn)缺陷的類(lèi)型點(diǎn)缺陷的類(lèi)型 空位；間隙原子（有同類(lèi)和異類(lèi)之分）；置換原子（有大小之分）；復(fù)合空位。 置換原子空位復(fù)合空位間隙原子置換原子實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷二、線缺陷二、線缺陷線缺陷的概念線缺陷的概念: : 晶體中在一維方向上尺寸很大，而在另外二維方向上的尺寸很小的晶體缺陷，它的主要形式是位錯(cuò)。位錯(cuò)位錯(cuò) 是晶體中一列或若干列原子，發(fā)生某種有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。 位錯(cuò)的類(lèi)型位錯(cuò)的類(lèi)型: :刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò) 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷刃位錯(cuò) 刃位錯(cuò) 刃型位錯(cuò)示意圖實(shí)際晶體

9、中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷螺型位錯(cuò)示意圖實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度 ：?jiǎn)挝惑w積中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度，或單位面積上位錯(cuò)線的根數(shù)，單位cm-2位錯(cuò)線附近的原子偏離了平衡位置,使晶格發(fā)生了畸變,對(duì)晶體的性能有顯著的影響。實(shí)驗(yàn)和理論研究表明:晶體的強(qiáng)度和位錯(cuò)密度有如圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系,在晶體中位錯(cuò)密度很高時(shí),其強(qiáng)度很高。提高位錯(cuò)密度是金屬?gòu)?qiáng)化的重要途徑之一。三、面缺陷三、面缺陷1. 1. 晶界晶界實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷2.2.亞晶界亞晶界 亞晶界亞晶界實(shí)際晶體中的缺陷實(shí)際晶體中的缺陷第二節(jié) 合金的相結(jié)構(gòu)l合金合金： 由一種金屬元素與另外一種或多種金屬由一種金屬元素與另外一種或多種金

10、屬或非金屬元素，通過(guò)熔煉或燒結(jié)等方法所形或非金屬元素，通過(guò)熔煉或燒結(jié)等方法所形成的具有成的具有金屬性質(zhì)金屬性質(zhì)的新材料。的新材料。 如：碳素鋼（鐵、碳）；黃銅（銅、如：碳素鋼（鐵、碳）；黃銅（銅、鋅）；鉛青銅（銅、鋅、鉛）鋅）；鉛青銅（銅、鋅、鉛）組元：組元：組成合金最基本的獨(dú)立的單元。 組元可以是純?cè)丶冊(cè)鼗蚴欠€(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物。Fe(C)合金Fe、C組元Fe、Fe3C組元組織：組織：由單相或多相組成的，具有一定形態(tài)的聚合物。 純金屬的組織是由一個(gè)一個(gè)相組成；合金的組織可以 是一個(gè)一個(gè)相或多個(gè)多個(gè)相組成。相：相：合金中具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分叫相，以明顯界面相互分開(kāi)。如液相、

11、固相是兩個(gè)不同的相。在一個(gè)相中可以有多個(gè)晶粒，但是一個(gè)晶粒中只能是同一個(gè)相。工業(yè)純鐵單相鐵素體共析碳鋼鐵素體相、滲碳體相普通陶瓷晶相、玻璃相、氣相l(xiāng) 顯微組織顯微組織： 在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態(tài)、大小和分在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態(tài)、大小和分布。它可以看作是由各個(gè)相組成的。布。它可以看作是由各個(gè)相組成的。 合金的力學(xué)性能不僅取決于它的合金的力學(xué)性能不僅取決于它的化學(xué)成分化學(xué)成分，更，更取決于它的取決于它的顯微組織顯微組織。相是組織的基本組成部分相同的相，但當(dāng)組成相的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布不同時(shí)，其組織也不同！不同的相構(gòu)成不同的組織！l 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu)： 合金中各個(gè)相的晶體

12、結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)合金中各個(gè)相的晶體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)相結(jié)構(gòu)。l 合金的相結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)：合金的相結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)： （一）固溶體（一）固溶體 置換固溶體、間隙固溶體置換固溶體、間隙固溶體 （二）化合物（二）化合物 非金屬化合物非金屬化合物 金屬化合物金屬化合物 正常價(jià)、電子、間隙相、正常價(jià)、電子、間隙相、 間隙化合物等。間隙化合物等。 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)l 固溶體：固溶體： 溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成的均一的結(jié)晶相。溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成的均一的結(jié)晶相。 合金結(jié)晶成固態(tài)時(shí)，合金結(jié)晶成固態(tài)時(shí)，溶質(zhì)溶質(zhì)原子分布在溶劑原子分布在溶劑晶格中形成的一種與晶格中形成的一種與溶劑溶劑有相同晶格的相。有相同晶格的相

13、。l 固溶體固溶體與溶劑具有相同晶體結(jié)構(gòu)與溶劑具有相同晶體結(jié)構(gòu)。l 固溶體的類(lèi)型：固溶體的類(lèi)型：（按照溶質(zhì)原子在溶劑晶格（按照溶質(zhì)原子在溶劑晶格中占據(jù)的位置不同來(lái)劃分）中占據(jù)的位置不同來(lái)劃分） 1 1、間隙固溶體、間隙固溶體 ；2 2、置換固溶體、置換固溶體 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)1、間隙固溶體：、間隙固溶體： 溶質(zhì)原子處于溶劑晶格的空隙中溶質(zhì)原子處于溶劑晶格的空隙中所形成的固溶體。是所形成的固溶體。是有限有限固溶體。固溶體。合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)l 置換固溶體：置換固溶體： 溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置被溶質(zhì)原子取代的固溶體。溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置被溶質(zhì)原子取代的固溶體。 置換固溶體置換固

14、溶體可以是有限可以是有限固溶體也可以是固溶體也可以是無(wú)限無(wú)限固溶體。固溶體。P25合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)固溶體的性能l 固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：P25P25 固溶體的強(qiáng)度、硬度隨溶質(zhì)原子濃度升固溶體的強(qiáng)度、硬度隨溶質(zhì)原子濃度升高而明顯增加，塑性、韌性稍有下降的現(xiàn)象。高而明顯增加，塑性、韌性稍有下降的現(xiàn)象。合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)金屬材料重要的強(qiáng)化強(qiáng)化方式之一，固溶體具有良好的綜合機(jī)械性能（強(qiáng)硬度、塑韌性的綜合），一般作為合金的基體相基體相。2、金屬化合物（中間相）、金屬化合物（中間相） 在合金中，當(dāng)溶質(zhì)含量超過(guò)固溶體的溶在合金中，當(dāng)溶質(zhì)含量超過(guò)固溶體的溶解度時(shí)，除了形成固溶體外，還將出現(xiàn)解度時(shí)，

15、除了形成固溶體外，還將出現(xiàn)新相新相（其晶格類(lèi)型和性質(zhì)完全不同于任一合金組（其晶格類(lèi)型和性質(zhì)完全不同于任一合金組元）元）, ,具有一定程度的金屬性質(zhì)，叫具有一定程度的金屬性質(zhì)，叫金屬化金屬化合物合物，如碳鋼中的滲碳體，如碳鋼中的滲碳體FeFe3 3C C 。合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)l 金屬化合物性能金屬化合物性能: : 一般都具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)，一般都具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高，硬而脆硬而脆。 金屬化合物若以細(xì)小的粒狀均勻分布在金屬化合物若以細(xì)小的粒狀均勻分布在固溶體相的基體上會(huì)使合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)固溶體相的基體上會(huì)使合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步提高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為一步提高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為第二相彌散

16、強(qiáng)化第二相彌散強(qiáng)化。 在合金中，金屬化合物的多少、形態(tài)、在合金中，金屬化合物的多少、形態(tài)、大小、分布等對(duì)合金的性能有不同的影響。大小、分布等對(duì)合金的性能有不同的影響。 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)金屬化合物的種類(lèi)金屬化合物的種類(lèi)l 正常價(jià)化合物正常價(jià)化合物: : 這類(lèi)化合物符合正常的原子價(jià)規(guī)律，成分固這類(lèi)化合物符合正常的原子價(jià)規(guī)律，成分固定并有嚴(yán)格分子式的金屬化合物。（定并有嚴(yán)格分子式的金屬化合物。（MgMg2 2sisi）l 電子化合物電子化合物: : 這類(lèi)化合物不遵守原子價(jià)規(guī)律而服從電這類(lèi)化合物不遵守原子價(jià)規(guī)律而服從電子濃度規(guī)律。其晶體結(jié)構(gòu)主要取決于電子濃子濃度規(guī)律。其晶體結(jié)構(gòu)主要取決于電子濃

17、度。度。CuZnCuZn合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)l 間隙化合物間隙化合物: : 間隙化合物一般是由原子半徑較大的過(guò)間隙化合物一般是由原子半徑較大的過(guò)渡族金屬元素和原子半徑較小的非金屬元素渡族金屬元素和原子半徑較小的非金屬元素組成的化合物。組成的化合物。( (非金屬元素有規(guī)則的嵌入非金屬元素有規(guī)則的嵌入金屬元素晶格的間隙中）金屬元素晶格的間隙中）a)a)當(dāng)非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值小于當(dāng)非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值小于0.590.59時(shí)，形成簡(jiǎn)單晶格的間隙化合物，稱(chēng)時(shí)，形成簡(jiǎn)單晶格的間隙化合物，稱(chēng)間間隙相隙相.(.(VCVC、TiC)TiC)b)b)當(dāng)非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值大

18、于當(dāng)非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值大于0.590.59時(shí)，則不能產(chǎn)生間隙相，而形成時(shí)，則不能產(chǎn)生間隙相，而形成復(fù)雜結(jié)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物構(gòu)的間隙化合物.(.(FeFe3 3C)C)合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)* *間隙相、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物、間隙固溶間隙相、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物、間隙固溶體的區(qū)別體的區(qū)別1 1、晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu): : 間隙固溶體間隙固溶體的的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同與溶劑相同；而而間隙相間隙相和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物間隙化合物的晶體結(jié)的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)不同于任一組元不同于任一組元，間隙相具有簡(jiǎn)單的晶體，間隙相具有簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。2 2、性能、性能: : 間隙固溶體

19、間隙固溶體硬度低、塑性好，通常作硬度低、塑性好，通常作為為基體基體使用；使用；間隙相間隙相和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合間隙化合物物都具有高熔點(diǎn)、高硬度。（尤其是間隙相）都具有高熔點(diǎn)、高硬度。（尤其是間隙相）通常作為通常作為彌散強(qiáng)化相彌散強(qiáng)化相。合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)液體 固體（晶體 或 非晶體）- 液體 晶體 - 晶體晶體液體液體結(jié)晶結(jié)晶金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu) 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在略高于熔點(diǎn)時(shí)，液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：是近程有序遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)，見(jiàn)下圖；存在著能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏。局部的近程有序局部的近程有序第三節(jié) 純金屬的結(jié)晶二、結(jié)晶過(guò)程的宏觀現(xiàn)象二、結(jié)

20、晶過(guò)程的宏觀現(xiàn)象 研究液態(tài)金屬結(jié)晶的最常用、最簡(jiǎn)單的方法是熱分析法。它是將金屬放入坩堝中，加熱熔化后切斷電源，用熱電偶測(cè)量液態(tài)金屬的溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，該曲線稱(chēng)為冷卻曲線或熱分析曲線，見(jiàn)右圖。ToTnT理論結(jié)晶溫度開(kāi)始結(jié)晶溫度T = To - Tn時(shí)間時(shí)間溫溫度度純金屬結(jié)晶的條件就是具有一定的過(guò)冷度（克服界面能）金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程三三. . 金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件 過(guò)冷后，液固相自由能之差F就是金屬結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，過(guò)冷度越大，驅(qū)動(dòng)力越大。金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程四、金屬結(jié)晶的微觀基本過(guò)程四、金屬結(jié)晶的微觀基本過(guò)程 形核長(zhǎng)大過(guò)程形核長(zhǎng)大過(guò)程液態(tài)金屬形核晶核長(zhǎng)大完全

21、結(jié)晶金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程示意圖金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程1 1）形核）形核 液態(tài)金屬在結(jié)晶時(shí)，其形核方式一般認(rèn)為主要有兩種：即自發(fā)形核自發(fā)形核（對(duì)稱(chēng)均勻形核）和非自發(fā)形核非自發(fā)形核（又稱(chēng)異質(zhì)形核）。（1 1） 自發(fā)形核自發(fā)形核 從過(guò)冷液態(tài)金屬中自發(fā)形成晶核的過(guò)程就稱(chēng)為均質(zhì)形核。從過(guò)冷液態(tài)金屬中自發(fā)形成晶核的過(guò)程就稱(chēng)為均質(zhì)形核。（2 2） 非自發(fā)形核（異質(zhì)形核）非自發(fā)形核（異質(zhì)形核） 液態(tài)金屬原子，依附于模壁或液相中未熔固相質(zhì)點(diǎn)表面，優(yōu)先液態(tài)金屬原子，依附于模壁或液相中未熔固相質(zhì)點(diǎn)表面，優(yōu)先 形成晶核的過(guò)程，稱(chēng)為異質(zhì)形核。形成晶核的過(guò)程，稱(chēng)為異質(zhì)形核。金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)

22、程2 2）晶體的長(zhǎng)大）晶體的長(zhǎng)大 晶核形成以后就會(huì)立刻長(zhǎng)大，晶核長(zhǎng)大的實(shí)質(zhì)就是液態(tài)金屬原子向晶核表面堆砌的過(guò)程，也是固液界面向液體中遷移的過(guò)程。金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程兩種長(zhǎng)大方式：平面生長(zhǎng)方式平面生長(zhǎng)方式(a)(a)和樹(shù)枝狀生長(zhǎng)方式和樹(shù)枝狀生長(zhǎng)方式(b) P30(b) P30樹(shù)枝狀生長(zhǎng)方式示意圖1. 為什么要進(jìn)行晶粒大小的控制？2. 怎樣進(jìn)行晶粒大小的控制？ 晶粒大小的控制晶粒大小的控制細(xì)晶強(qiáng)化：細(xì)晶強(qiáng)化：晶粒細(xì)化使金屬機(jī)械性能提高的現(xiàn)象晶粒尺寸越小，金屬的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。細(xì)晶強(qiáng)化：細(xì)晶強(qiáng)化：強(qiáng)硬度 塑韌性固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：強(qiáng)硬度 塑韌性彌散強(qiáng)化：彌散強(qiáng)化：強(qiáng)硬度 塑韌性幾種強(qiáng)化方式的比較： 晶粒大小的控制晶粒大小的控制細(xì)化晶粒的途徑：細(xì)化晶粒的途徑：具體方式：具體方式：增大過(guò)冷度，孕育（變質(zhì)）處理，增大過(guò)冷度，孕育（變質(zhì)）處理， 振動(dòng)或攪拌振動(dòng)或攪拌增大增大 形核率形核率降低降低 晶核長(zhǎng)大速度晶核長(zhǎng)大速度孕育（變質(zhì)）處理孕育（變質(zhì)）處理 在液體金屬中加入變質(zhì)劑變質(zhì)劑( (孕育劑孕育劑) )，以細(xì)化晶粒和改善組織的工藝措施。其作用是增大形核率并抑制晶粒的長(zhǎng)大。如Zr、Ti、Al既是脫氧劑