第二章 纯金属的结晶
(一) 填空题
1．金属结晶两个密切联系的基本过程是形核和长大。
2 在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为 结晶 ，通常把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为 相变 。
3．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是
增加非均质形核的形核率来细化晶粒
4．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是 控制过冷度、加入结构类型相同的形核剂、振动、搅动
5．金属冷却时的结晶过程是一个 放 热过程。
6．液态金属的结构特点为长程无序，短程有序。
7．如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的细小
，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的粗大，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的细小，薄铸件的晶粒比厚铸件 细小。
8．过冷度是 金属相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，即平衡相变温度与该实际转变温度之差。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越 细小 。
9、固态相变的驱动力是新、旧两相间的自由能差。
10、金属结晶的热力学条件为 金属液必须过冷 。
11、金属结晶的结构条件为 在过冷金属液中具有尺寸较大的相起伏，即晶坯 。
12、铸锭的宏观组织包括 外表面细晶区、中间等轴晶区和心部等轴晶区 。
(二) 判断题
1 凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形核停止以后，便发生长大，使晶粒充满整个容积。 ( × )
2．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 ( × )
3．近代研究表明：液态金属的结构与固态金属比较接近，而与气态相差较远。
( √ )
4．金属由液态转变成固态的过程，是由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。( √ )
5．当纯金属结晶时，形核率随过冷度的增加而不断增加。( × ) P41+7
6．在结晶过程中，当晶核成长时，晶核的长大速度随过冷度的增大而增大，但当过冷度很大时，晶核的长大速度则很快减小。 ( √ ) P53 图2-33
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《纯金属结晶》教学反思
作者：田大海
来源：《新课程·教师》2013年第12期
根据学校和系部的要求，我开设了《金属材料与热处理》的观摩课，通过这次公开课，我收获颇多，有优点也有缺点，为了探究自己在教学过程中存在的问题，为使以后在教学中明确思路，现对这一节观摩课进行一下反思。
一、成功之处
（1）这节课我准备得比较充分。在备课过程中，我深入研究教材，对这方面的知识做了进一步的分析，力求做到重点突出。（2）在备课过程中，我注重了对图形的讲解，以纯金属结晶为主线，使这一条主线贯穿于整个教学过程中。另外，我选的习题针对性强，层次性强。为调动学生的学习积极性，我还举了一些学生感兴趣的例子。（3）教学环节中注重方法的渗透。在教学过程中，我以启发式思维为手段，复习归纳总结知识，力求讲练结合，培养学生分析问题、解决问题的能力。（4）在教学中，我注重了落实，在落实过程中，真正做到教师导、学生学，并且注意倾听学生的不同意见，充分发挥学生的主动性，让学生自己分析解决问题。（5）从时间安排来看，基本上还是能完成预设的教学任务。（6）充分调动学生学好金属材料与热处理的积极性。（7）教学思路较为清晰，多媒体课件设计较好，内容充实，制作精美。
二、不足之处
（1）也许是因为紧张的缘故，讲课时，语速太快，教学仪态显得不是很大方。普通话使用不够规范。多次出现口头语。（2）课后的巩固还不够，没有针对本节课的重难点内容布置相应的练习，只是盲目地让学生独立自主地完成课后练习和习题册上的习题，并且，课堂上缺乏作业反馈环节。这样也不能清楚学生对知识的实际掌握情况。（3）在新课导入环节，新知识点的导入和各知识点的衔接还不够到位。（4）课堂掌控能力有待加强。（5）由于学校师资力量缺乏的缘故，缺乏教学设施，如果能在模拟实验室操作演示，则更具有实际的工作情景，效果会更好。（6）语言表达太过生硬，缺乏风趣和幽默感。由于本人性格决定了教学的习惯缺少教学上的严谨，语言也缺少磁性，难以形成抑扬顿挫的教学情境。（7）板书设计有待于加强，字体还不够工整、清晰。要加强这方面的练习。
1 第二章 纯金属的结晶
金属由液态转变为固态的过程称为凝固。凝固后的金属有两种：晶体和非晶体。由于在工业生产中，凝固后的金属多为晶体，所以凝固又称为结晶。结晶的实质就是金属原子由液相不规则排列过渡到固相规则排列，形成晶体的过程，这是一个相变过程。
所有通过熔炼和铸造得到的金属材料都必须经过结晶过程。结晶决定了金属材料的铸态结构、组织和性能。对于铸态条件下使用的铸件来说，结晶基本上决定了它的使用性能和使用寿命；而对于需要进一步加工的铸锭来说，结晶既影响到它的工艺性能，又影响到制成品的使用性能。因此，研究和控制结晶过程，已成为提高金属材料性能的一个重要手段。
同合金相比，纯金属的结晶过程比较简单。本章主要介绍纯金属的结晶。
§2.1 金属结晶的现象
一. 金属结晶的宏观特征
金属结晶的宏观现象可以用冷却曲线来描述，冷却曲线是用热分析法在极为缓慢的冷却条件下绘制的。如图2.2是纯金属结晶过程的冷却曲线，从冷却曲线可以看出两个重要的宏观特征。
1. 液体金属必须具有一定的过冷度，才能结晶。
本部分内容的重点问题：1）什么是过冷度？2) 过冷度和冷却速度的关系
3）结晶是否能在理论结晶温度进行？
2. 金属结晶过程中有结晶潜热的释放。
本部分内容重点问题：1）什么是结晶潜热？
2）纯金属结晶的冷却曲线上的两个转折点分别代表什么？
这两个宏观特征是从纯金属的冷却曲线得到的，但合金的结晶同样具有这两个特征，只是合金的结晶冷却曲线上不会平台，因为合金结晶是在一定温度范围内进行的。
二. 金属结晶的微观过程是晶核形成和晶核长大的过程
缓慢冷却条件下，小体积液态金属的结晶微观过程可用图2.3描述出来。从图中可见，液态金属在某一过冷温度下，结晶并不马上开始，而是需要一段时间才能观察出来，这段时间称为孕育期。结晶开始时，首先在液相中形成一定尺寸的微小晶体，它们被称为晶核。然后这些晶核会逐渐长大，在此过程中液相又有其它新的晶核源源不断地形成、长大。这一过程一直进行到液体金属全部消失为止，结晶就结束了。
1 第二章 纯金属的结晶
一、填空题
1.金属结晶两个密切联系的基本过程是 和 。
2.当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 。
3.液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是 。
4.金属冷却时的结晶过程是一个 热过程。
5.如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的 ，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的 ，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的 ，薄铸件的晶粒比厚铸件 。
6.过冷度是 。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越 。
7.在过冷液中形成固态晶核时，可有两种形核方式：一种是
，另一种是 。
8.金属塑性变形的基本方式是 和 ，冷变形后金属的强度 ，塑性 。
9.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为 ，理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为
。
10.液态金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是_________________，光滑界面晶体的长大机制是______________和___ _____________。
11.液态固溶体合金结晶时，溶质原子重新分布，在固-液界面处形成溶质的
从而产生 。
12.典型的铸锭可以分为三个区，它们分别是 、
和 。
13.纯金属结晶应满足三个条件，必须在一定的 下进行，且在液态金属中满足 起伏， 起伏才能结晶。
