第十一章凝固理论基础 第十一章凝固理论基础 11.1引言 凝固是液态金属转变为固态金属的过程,凝固产品可以是铸件、铸锭。 从微观上看,凝固是金属原子由无序到有序的转变,从宏观上看,它是把液态金属 中贮藏的显热和凝固潜热传输到外界,使液态金属转变为有固定形状的固态。理论和实 践均表明,金属材料的性能一方面取决于金属的化学成份及纯净度,另一方面取决于其 组织结构。其中化学成份及纯净度,由冶炼过程控制,组织结构则取决于凝固过程的控 制,凝固所发过程所发生的物理化学变化将直接关系到金属铸件或锭、坯的质量,并进 一步影响到最终产品的质量和生产成本。 由于凝固控制的独特地位,所以一直受到冶金工作者的高度重视,加强凝固过程的控制 已成为金属材料制备的一个重要方面 11.2纯金属的凝固 纯金属是我们所研究的凝固过程最简单的情况。由于纯金属具有单一成份,因而不 论在秤和非平衡情况下都不会出现溶质的偏析 、纯金属凝固过程的温度变化 夜体 枝晶长大 01K 晶核 液相 界面 图 鼻)在晶核形成,在固-液界面前方液相中出现负的温度梯度的示意图 b)纯金属冷却幽线的典型形状,并将曲线分成图中所示的几个阶段 纯金属凝固过程的温度变化如图11所示。可以看出,凝固过程将由四个阶段组 (1)金属液体的冷却降温阶段。在这个阶段,过热的液态合金释放出液态的显热, 温度逐渐降低第十一章 凝固理论基础 181 第十一章 凝固理论基础 11．1 引言 凝固是液态金属转变为固态金属的过程，凝固产品可以是铸件、铸锭。 从微观上看，凝固是金属原子由无序到有序的转变，从宏观上看，它是把液态金属 中贮藏的显热和凝固潜热传输到外界，使液态金属转变为有固定形状的固态。理论和实 践均表明，金属材料的性能一方面取决于金属的化学成份 及纯净度，另一方面取决于其 组织结构。其中化学成份及纯净度，由冶炼过程控制，组织结构则取决于凝固过程的控 制，凝固所发过程所发生的物理化学变化将直接关系到金属铸件或锭、坯的质量，并进 一步影响到最终产品的质量和生产成本。 由于凝固控制的独特地位，所以一直受到冶金工作者的高度重视，加强凝固过程的控制 已成为金属材料制备的一个重要方面。 11．2 纯金属的凝固 纯金属是我们所研究的凝固过程 最简单的情况。由于纯金属具有单一成份，因而不 论在秤和非平衡情况下都不会出现溶质的偏析。 一、 纯金属凝固过程的温度变化 图 11-1 纯金属凝固过程的温度变化 如图 11-1 所示。可以看出，凝固过程将由四个阶段组 成： （1） 金属液体的冷却降温阶段。在这个阶段，过热的液态合金释放出液态的显热， 温度逐渐降低。 181