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第三章材料的凝固与相图第一节概论一、凝固与结晶凝固：物质从液态经冷却转变为固态的过程。
结晶：凝固形成晶体物质的过程。
结晶都具有严格的平衡结晶温度。
第二节纯金属的结晶金属从液态转变为固态的过程。
冷却曲线过冷度：实际结晶温度与平衡结晶温度的差值。
潜热三、结晶的过程晶核的生成；晶核的长大，晶核不断的生成；晶核不断的长大，直到耗尽液态合金。
自发形核一次轴晶3、晶粒大小（晶粒度）细化晶粒的方法增加过冷度，变质处理，附加振动第三节合金的结晶一、合金的相结构及性能合金：由一种金属元素与一种或几种其它元素组成的，具有金属特性的物质。
组元：组成合金的最基本的、独立的物质相：金属或合金中，化学成分、晶体结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀部分。
组织：在显微镜下所观察到的金相试样的形貌。
（晶粒大小、形态和分布情况1、固溶体：当合金由液态结晶为固态时，组元间仍能互相溶解，并能保持某一组元晶格的均匀固体。
（1）固溶体的分类置换固溶体（有限固溶体、无限固溶体）间隙固溶体（2）固溶体的性能畸变固溶强化2、金属化合物：合金的各组元发生化合作用，生成一种晶体结构不同于任一组元，并具有金属特性的新相。
（1）金属化合物的分类（2）金属化合物性能二、合金相图的建立1、相图的基本知识（1）合金系两个或两个以上的组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金。
（2）相图：表示在平衡条件下给定合金系中合金的成分、温度与其相和组织状态之间关系的坐标图形。
2、二元合金相图的建立三、二元合金相图与结晶分析1、匀晶相图在液态和固态能无限互溶，且只发生匀晶反应（从液相中直接结晶出固溶体的反应）的相图。
（1）图形特点（2）合金平衡结晶过程（3）杠杆定律（只用于两相区）枝晶偏析2、共晶相图在液态无限互溶而在固态只能有限互溶，并发生共晶反应，所构成的相图。
（1）图形特点点与线；相区；共晶反应在恒温下同时结晶出两种成分与结构皆不同的固相的反应。
（2）合金的平衡结晶过程组织组成物；相组成物（三）其它类型相图1、包晶相图在液态无限互溶在固态有限互溶，并发生包晶反应，所构成的相图。
第三章材料的凝固与相图讲授重点：固溶体、化合物的晶体结构及性能特点；固溶强化及其实际应用；二元合金相图的基本概念。
本章难点：过冷度的概念；相、相图。
§3-1金属的结晶一、结晶的概念物质由液态冷却转变为固态的过程称为凝固。
如果凝固的固态物质是原子（或分子）作有规则排列的晶体，则这种凝固又称为结晶。
1．结晶与凝固的区别——前者的产物是晶体，后者可以是非晶体。
2．结晶条件——结晶温度 T ＜理论结晶温度 To（克服界面能）。
过冷度：ΔT = To–Tn （Tn：实际结晶温度）金属在无限缓慢冷却条件下(即平衡条件下)所测得的结晶温度Ｔ0称为理论结晶温度。
但在实际生产中，金属由液态结晶为固态时冷却速度都是相当快的，金属总是要在理论结晶温度Ｔ0以下的某一温度Ｔn才开始进行结晶，温度Ｔn 称为实际结晶温度。
实际结晶Ｔn温度低于理论结晶温度Ｔ0的现象称为过冷现象。
而Ｔ0与Ｔn之差ΔＴ称为过冷度，即ΔＴ＝Ｔ0－Ｔn。
过冷度并不是一个恒定值，液体金属的冷却速度越大，实际结晶的温度Ｔ1就越低，即过冷度ΔＴ就越大。
实际金属总是在过冷情况下进行结晶的，所以过冷是金属结晶的一个必要条件。
3、过冷度与冷却曲线——冷速越快，过冷度越大。
4.过冷度对形核、长大的影响（见下图）二、金属结晶的过程纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段内发生的。
实验证明，金属结晶时，首先从液体金属中自发地形成一批结晶核心，形成自发晶核，与此同时，某些外来的难熔质点了可充当晶核，形成非自发晶核；随着时间的推移，已形成的晶核不断长大，并继续产生新的晶核，直到液体金属全部消失，晶体彼此接触为止。
所以结晶过程，就是不断地形核和晶核不断长大的过程（如下图所示）。
结晶时由每一晶核长成的晶体就是一个晶粒。
晶核在长大过程中，起初是不受约束的，能够自由生长，当互相接触后，便不能再自由生长，最后即形成由许多向位不同的晶粒组成的多晶体。
1. 形核 —— 自发形核、非自发形核。
