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时间：2021-12-14
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1、金属的结晶熔池结晶过程研究目的：防止气孔、夹杂、偏析、结晶裂纹防止晶体缺陷第一节熔池结晶特点和形态一、特殊性1.体积小、冷速大产生淬硬、粒状晶等组织2.过热①金属烧损严重②非自发形核小3.运动状态下结晶〔如图3-2〕二、熔池结晶的一般规律1.形核①自发形核所需能量：其中：σ——新相-液相界面张力ΔFv——单位体积内固液两相自由能之差②非自发形核所需能量：θ=0Ek´=0现成晶核θ=180°Ek´=Ek全自发形核固-液界面张力差越小，θ越小，同时σ越小，故Ek越小③熔池中的现成外表悬浮质点熔合线上半熔化的晶粒联生结晶〔交互结晶〕——结晶的主要方式2.晶核生长①晶粒由晶胞组
2、成，同一晶粒内部，晶胞取向一致，位向有序②晶粒生长有方向性，某一方向的生长速度最大，当最大的生长速度方向与最大温度梯度方向〔最快散热方向〕一致时，可优先长成，不一致时会中止生长三、熔池结晶线速度1.晶粒主轴生长线速度(Vc)分析①晶粒生长线速度分析图〔如图3-8〕②在dt内，当结晶等温面由AB时，变化dx，那么dx/dt=V〔焊接速度〕，此时该晶粒生长由AC，变化ds，那么ds/dt=Vc,当dt0时，BC垂直于AC，那么即：cosθ取决于焊接标准和材料的热物理性质及形状③cosθ值确实定厚大件：薄件：④对Vc的讨论θ=0°时，Vc=V(最大处中心线〕θ=90°时，Vc=0即
3、晶粒生长速度是变化的Vθ，生长越垂直于焊缝中心，易形成脆弱的结合线，产生纵向裂纹VVc，所以焊易裂材料时，不能用大的焊速四、熔池结晶的形态1.分类2.纯金属的结晶形态①正的温度梯度：平面晶，生长缓慢〔主要〕②负的温度梯度：生长速度快，除主轴外，还有分枝，生成树枝晶〔较少〕3.固溶体的结晶形态〔如图3-16〕①温度过冷:结晶潜热所致固相前部温度高，液相温度低②成分过冷：先结晶温度高，后结晶温度低，快速结晶时，易出现树枝晶3.成分过冷对结晶形态的影响①平面结晶〔如图3-18〕G>T②胞状结晶〔如图3-20〕G与T少量相交③胞状树枝结晶〔如图3-22〕〔Flash
4、演示〕G与T相交较大，晶粒主轴快速伸向液内，横向排溶质，故横向也出现分枝④树枝状结晶〔如图3-24〕〔Flash演示〕当成分过冷进一步增大，树枝晶显著⑤等轴结晶〔如图3-26〕液相成分过冷区很宽，不仅在前沿生成树枝晶，内部也形成树枝晶等轴晶⑥综合〔如图3-28〕当结晶速度R和温度梯度G不变时，随合金中溶质浓度的提高，那么成分过冷增加，从而使结晶形态由平面晶变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、最后到等轴晶当合金中溶质的浓度C0一定时，结晶速度R越快，成分过冷的程度越大，结晶形态也可由平面品过渡到胞状晶、树枝状晶，最后到等轴晶当合金中溶质浓度C0和结晶
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