第二章纯金属的凝固 物质从液态到固态的转变过程称为凝固。绝大多数材料的生产或成形都经历 熔化、浇注、冷却过程,凝固为固态得到铸件,再经过其他加工成材。凝固过程 中由于外界条件的差异,所获得铸件的内部组织会有所不同,它们的物理、化学 和力学性能也会因之而异,对随后的加工工艺或使用带来很大的影响。 了解材料的凝固过程,掌握其有关规律。对控制铸件质量,提高制品的性能 等都是很重要的。 如果固态下,材料的结构为晶体,凝固过程是晶体从液态中的生成过程,也 称为结晶过程。结晶过程是一相变过程,了解结晶过程也为了解相变过程及相变 的普遍规律提供重要的基础。 2-1金属结晶的现象 、过冷现象 人们常用热分析法( thermal analysis)来研究纯金属的结晶过程,即将纯 金属加热熔化成液态,然后缓慢冷却下来,记录下如图3.1所示的温度随时间变 化的曲线,称为冷却曲线( cooling curve)。从冷却曲线上可以看出,纯金属自 液态缓慢冷却时,随着冷却时间的不断增加,热量不断地向外界散失,温度也连 续下降;当温度降到理论结晶温度T时,液态纯金属并未开始结晶,而是需要 继续冷却到T以下某一温度Tn时,液态金属方开始结晶,这种现象称为过冷现 象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度( super cooling degree),即 有△T=T0-Tn △T 溫 時間 图3.1纯金属的冷却曲线 如图3.1所示,当液态纯金属的温度降到实际结晶温度Tn开始结晶后,冷 却曲线上会出现一个平台,这是由于液态纯金属在结晶时产生的结晶潜热( latent Chap2 第1页Chap2 第1页 第二章 纯金属的凝固 物质从液态到固态的转变过程称为凝固。绝大多数材料的生产或成形都经历 熔化、浇注、冷却过程，凝固为固态得到铸件，再经过其他加工成材。凝固过程 中由于外界条件的差异，所获得铸件的内部组织会有所不同，它们的物理、化学 和力学性能也会因之而异，对随后的加工工艺或使用带来很大的影响。 了解材料的凝固过程，掌握其有关规律。对控制铸件质量，提高制品的性能 等都是很重要的。 如果固态下，材料的结构为晶体，凝固过程是晶体从液态中的生成过程，也 称为结晶过程。结晶过程是一相变过程，了解结晶过程也为了解相变过程及相变 的普遍规律提供重要的基础。 2-1 金属结晶的现象 一、过冷现象 人们常用热分析法（thermal analysis）来研究纯金属的结晶过程，即将纯 金属加热熔化成液态，然后缓慢冷却下来，记录下如图 3.1 所示的温度随时间变 化的曲线，称为冷却曲线（cooling curve）。从冷却曲线上可以看出，纯金属自 液态缓慢冷却时，随着冷却时间的不断增加，热量不断地向外界散失，温度也连 续下降；当温度降到理论结晶温度 T0 时，液态纯金属并未开始结晶，而是需要 继续冷却到 T0以下某一温度 Tn时，液态金属方开始结晶，这种现象称为过冷现 象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度（super cooling degree），即 有ΔT=T0-Tn。 如图 3.1 所示，当液态纯金属的温度降到实际结晶温度 Tn 开始结晶后，冷 却曲线上会出现一个平台，这是由于液态纯金属在结晶时产生的结晶潜热（latent 溫度 時間 ΔT T0 Tn 图 3.1 纯金属的冷却曲线