金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象

晶核數(shù)目越多－晶粒越多－晶粒越細小，從而提高材料的力學(xué)性能。

（1）提高過冷度： （>107℃/s 非晶態(tài)金屬）實驗測出：冷卻速度越大，生核速率越大>長大速率。

（2）變質(zhì)處理（孕育處理）：在液態(tài)金屬中，加入一些細小的金屬粉末（變質(zhì)劑）（孕育劑）形成非自發(fā)晶核，使晶核數(shù)目增多，晶粒變細小。

（3）機械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數(shù)目增多（超聲波振動等）。2100433B

過冷是金屬結(jié)晶的重要宏觀現(xiàn)象。

金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn

1.在ab段：金屬均呈現(xiàn)液體，

2.在bc段：液體中某些原子結(jié)成晶核（自發(fā)晶核）（晶坯）晶核不斷長大形成枝晶直到晶粒。

3.在cd段：每一個晶核形成一個晶粒，從而形成含有多晶體的金屬固體。

晶核－枝晶－晶粒－多晶體。

晶核－枝晶－晶粒

晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動所受的阻力越大，宏觀來看，材料越不容易發(fā)生變形，即材料的硬度越高，強度越好。

總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性能越好。

選分結(jié)晶及組成過冷 合金凝固時，由于溶質(zhì)在固相中和在液相中的溶解度不同，而產(chǎn)生選分結(jié)晶（也稱脫溶或液析）現(xiàn)象。即伴隨結(jié)晶的進行，在凝固前沿不斷有溶質(zhì)析出，使液相同溶質(zhì)濃度逐漸增加。在平衡結(jié)晶時，溶質(zhì)在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行，因而并不產(chǎn)生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中，溶質(zhì)在兩相，特別是在固相中的擴散不能充分進行。結(jié)果析出的溶質(zhì)不斷在凝固前沿的母液中富集，形成濃度很高的溶質(zhì)偏析層，此偏析層內(nèi)熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低，因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現(xiàn)象對凝固組織有很大的影響。極端情況下（固相不均化、液相不混合）凝固前沿出現(xiàn)溶質(zhì)最大的富集情況 。

液體過冷定義

液體過冷溫度和其壓力所對應(yīng)的飽和液體溫度之差。

液體過冷過冷度影響因素

（1）金屬的性質(zhì)：不同金屬的過冷度不同。（2）液體金屬的純度：純度越大，過冷度越大。（3）冷卻速度：冷卻速度越大，過冷度越大。

液體過冷過冷度用途

連續(xù)冷卻時候，冷卻速度的高低影響相變時過冷度的大小。正是過冷度的大小影響組織形貌和結(jié)晶類型。緩慢冷卻時候，合金在不大的過冷度下就發(fā)生了相變。這時候只能結(jié)晶析出石墨。過冷度足夠大冷卻速度足夠快時候，就會析出滲碳體。（鋼鐵冶煉中工業(yè)生產(chǎn)實用參數(shù)）隨著冷卻速度的增加，過冷度也會增加。在具有較大的過冷度的情況下，形核率的增加比晶核長大的速度更快從而可以獲得更細晶粒。

過冷度degree of under cooling

熔融金屬平衡狀態(tài)下的相變溫度與實際相變溫度的差值。純金屬的過冷度等于其熔點與實際結(jié)晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。

每一種物質(zhì)都有自己的平衡結(jié)晶溫度或者稱為理論結(jié)晶溫度，但是，在實際結(jié)晶過程中，實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度的，這種現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，兩者的溫度差值被稱為過冷度。過冷度的大小與冷卻速度密切相關(guān)，冷卻速度越快，實際結(jié)晶溫度就越低，過冷度就越大；反之冷卻速度越慢，過冷度就越小，實際結(jié)晶溫度就更接近理論結(jié)晶溫度。