金屬結(jié)晶為什么要有過冷度
金屬結(jié)晶為什么要有過冷度
當(dāng)液體溫度達(dá)到理論結(jié)晶溫度時(shí)，結(jié)晶不能進(jìn)行，而必須在低于其溫度的一定溫度下開始(稱為實(shí)際結(jié)晶開始溫度)。
什么是“過冷度”？為什么結(jié)晶需要過冷度？它對(duì)結(jié)晶后晶粒大小有何影響？
過冷度是平衡狀態(tài)下熔融金屬的相變溫度與實(shí)際相變溫度之間的差值。純金屬的過冷度等于其熔點(diǎn)與實(shí)際結(jié)晶溫度之差，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。
每種物質(zhì)都有自己的平衡結(jié)晶溫度或理論結(jié)晶溫度，但在實(shí)際結(jié)晶過程中，實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，這種現(xiàn)象稱為過冷，兩者之間的溫差稱為過冷。
過冷度與冷卻速度密切相關(guān)。冷卻速度越快，實(shí)際結(jié)晶溫度越低，過冷度越大。相反，冷卻速度越慢，過冷度越小，實(shí)際結(jié)晶溫度越接近理論結(jié)晶溫度。在連續(xù)冷卻過程中，冷卻速率影響相變過程中的過冷度。影響微觀結(jié)構(gòu)和晶體類型的是過冷。當(dāng)合金緩慢冷卻時(shí)，相變發(fā)生在低過冷度下。
此時(shí)，只有石墨可以結(jié)晶析出。過冷度足夠大，冷卻速度足夠快，就會(huì)析出滲碳體。
液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)為什么必須過冷
1.液體凝固時(shí)，必然有一定的過冷度，過冷度越大，冰點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力越大。2.液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程在低于理論凝固溫度的任何溫度下都不可能發(fā)生，液相必須達(dá)到臨界過冷度才能形成固相的晶核。 液態(tài)金屬 指一種非晶態(tài)金屬，可以看作是正離子流體和自由電子氣體的混合物。
液態(tài)金屬的形成過程和控制，液態(tài)金屬充型過程的水力特性和流動(dòng)狀況對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響。充型過程中可能產(chǎn)生的各種缺陷，如保冷、澆不足、夾雜、氣孔、夾砂、粘砂等，都是在液態(tài)金屬充型不利的情況下產(chǎn)生的。
正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，使液態(tài)金屬平穩(wěn)合理地充滿型腔，對(duì)保證鑄件質(zhì)量起著重要作用。
金屬再結(jié)晶為什么需要過冷？
金屬從液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做結(jié)晶。結(jié)晶過程是金屬中的原子從液態(tài)的無序排列變成固態(tài)的規(guī)則排列。
經(jīng)歷了成核——長大——成核——長大的過程.
成核：自發(fā)成核和非自發(fā)成核。形核生長：熔融金屬中的原子不斷向晶核表面遷移，使晶核生長。與此同時(shí)，新的晶核不斷產(chǎn)生并生長，直到熔融金屬完全消失。核越多-晶粒越多-晶粒越細(xì)，從而提高材料的機(jī)械性能。(1)提高過冷度：(107/s非晶金屬)實(shí)驗(yàn)表明，冷卻速率越大，形核速率和生長速率越大。(2)變質(zhì)處理(孕育處理):在液態(tài)金屬中，加入一些細(xì)小的金屬粉末(變質(zhì)劑)(孕育劑)，形成自發(fā)晶核，使晶核數(shù)量增加，晶粒變小。
(3)機(jī)械振動(dòng)：枝晶破碎成若干晶核，晶核數(shù)量增多(超聲波振動(dòng)等。).
