纯金属的结晶

金属从液态到固体晶态的转变称为一次结晶，简称金属结晶。

纯铁的同素异构体的转变

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。金属的同素异构转变即是二次结晶或重结晶。

同素异构转变特点

• 同素异构体转变时有过冷现象，放出潜热，有固定的转变温度。

  新同素异构体晶体有形核和长大两个过程。

• 导致金属体积发生变化，产生较大内应力。

• 适当提高冷却速度，可以细化同素异构转变后的晶粒，提高金属的力学性能。

铸锭的缺陷

1. 缩孔
   金属凝固体积收缩，最后凝固的地方如果得不到液体的补充形成缩孔。附近杂质较多，一般切除。
2. 疏松
   疏松即分散缩孔，是结晶时不能保证液体的补给而在枝晶间和枝晶内形成的细小分散的缩孔，疏松在热轧过程中可压合。
3. 气孔
   金属液体凝固时析出气体形成气泡。气孔影响金属质量。在冶炼和注锭过程中，应严格控制。

结晶理论的工程应用

1. 细化铸态金属晶粒
   金属结晶后，获得由大量晶体组成的多晶体。一个晶粒是由一个晶核长成的晶体。实际金属的晶粒在显微镜下呈颗粒状。

   

   一般情况下，晶粒越小，金属的强度、塑性和韧性越好，使晶粒细化，提高金属力学性能的方法称为细晶强化。

   细化铸态金属晶粒措施

   1. 增大金属的过冷度
      • 提高液态金属的冷却速度。
      • 采用冷却能力较强的模子。
      • 采用金属型铸摸，比采用砂型铸模获得的铸铁晶粒要细小。
      • 超高速急冷技术。
   2. 变质处理
      在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的方法叫变质处理。变质剂的作用为增加晶核数量，阻碍晶核长大。
   3. 振动
      在结晶过程中采用机械振动、超声波振动方法，挤破正在生长中的树枝状晶体，形成更多的结晶核心，获得细小的晶粒。
   4. 电磁搅拌