过冷是金属结晶的重要宏观现象。金属要结晶必须过冷。所以过冷是结晶的必要条件。
金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度,Tn<To。
过冷度:To=Tn=∆T(变量)。
金属的过冷度并不是一个恒定值,而是受金属中的杂志和冷却速度影响。金属越纯,过冷度越大;冷却速度越大,过冷度越大。
1.在ab段:金属均呈现液体,
2.在bc段:液体中某些原子结成晶核(自发晶核)(晶坯)晶核不断长大形成枝晶直到晶粒。
3.在cd段:每一个晶核形成一个晶粒,从而形成含有多晶体的金属固体。
概念: 晶粒、 晶界。
晶核-枝晶-晶粒-多晶体。
晶核-枝晶-晶粒
晶界;晶粒。晶粒越多,晶界也越多,则晶粒移动所受的阻力越大,宏观来看,材料越不容易发生变形,即材料的硬度越高,强度越好。
总结:晶粒越小,则材料的力学性能越好。
采用的主要途径是:
晶核数目越多-晶粒越多-晶粒越细小,从而提高材料的力学性能。
(1)提高过冷度: (>107℃/s 非晶态金属)实验测出:冷却速度越大,生核速率越大>长大速率。
(2)变质处理(孕育处理):在液态金属中,加入一些细小的金属粉末(变质剂)(孕育剂)形成非自发晶核,使晶核数目增多,晶粒变细小。
(3)机械振动:使枝晶破碎成为几个晶核,使晶核数目增多(超生波振动等)。