状态转变为另一种原子规则排列状态(晶态)的过程均属于结晶过程。通常把金属从液态转变为固体晶态的过程称为一次结晶,而把金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶。211纯金属的结晶什么是金属的结晶
f工程上使用的金属材料通常要经过液态和固态的加工过程。例如制作机器零件的钢材,要经过冶炼、注锭、轧制、锻造、机加工和热处理等工艺过程。生产上将金属的凝固叫做结晶。
冶炼、注锭
液态金属结构
固态金属结构
液态金属中,金属原子作不规则运动。但在小范围内,原子会出现规则排列。这些小范围内的规则排列称短程有序。这种短程有序的原子集团是不稳定的,瞬时出现瞬时消失。通常的固态金属属于晶体材料,金属原子是规则排列,也叫长程有序。从本质上讲,金属从一种原子排列状态(晶态或非晶态)到另一种原子规则排列状态(晶态)的转变叫金属的结晶。金属从液态过渡到固体晶态的转变称为一次结晶。一纯金属结晶的条件
通过实验,测得液体金属在结晶时的温度时间曲线称为冷却曲线。绝大多数纯金属(如铜、铝、银等)的冷却曲线如下图所示。
纯铜的冷却曲线中T0为纯铜的熔点又称理论结晶温度T
为开始结晶温度。曲线中abc段为液态金属逐渐冷却bc段温度低于理论结晶温度这种现象称为过冷现象。理论结晶温度T0与开始结晶温度T
之差叫做过冷度用
Δ
T表示。
Δ
TT0T
冷却速度越大则开始结晶温度越低过冷度也就越大。cde段表示金属正在结晶,此时金属液体和金属晶体共存。de段出现一个平台,表示结晶时温度保持不变,为恒温过程。这是由于由液态原子无序状态转变为有序状态时放出结晶潜热,抵消了向外界散发的热量,而保持结晶过程温度不变。在非常缓慢冷却的条件下,平台温度与理论结晶温度相差很小。ef段表示金属全部转变为固态晶体后固态金属逐渐冷却。自然界的一切自发转变过程,总是由一种较高能量状态趋向于能量最低的稳定状态。在一定温度条件下,只有那些引起体系自
f由能(即能够对外作功的那部分能量)降低的过程才能自发进行。液态金属和固态金属的自由能温度关系曲线中,两条曲线交点所对应的温度T0即为理论结晶温度或熔点。液态金属要结晶,温度必须低于T0,也就是说要有一定的过冷度。此时金属在液态和固态之间存在一个自由能差(Δ晶的动力。二纯金属的结晶过程金属的结晶包括两个基本过程:形核与长大。1形核液态金属内部生成一些极小的晶体作为结晶的核心。生成的r