晶核的形成及其长大特征

刀锋

              晶核的形成及其长大特征
    晶核按其形成条件分为自发成核和非自发成核两
种。所谓自发成核，是指只依靠液体金属本身在一定过冷度
的条件下形成的晶核。非自发成核，则是指金属液体内悬浮
存在的各种固态杂质微粒表面形成的晶核。
    晶核的形成过程，也就是一个微小体积中原子由不规则
排列转变为规则排列，并非稳定下来的过程。在实际生产中，
晶核的形成主要是依靠液体中悬浮存在的一些固体质点而形
成的非自发晶核。因而，向液体金属中故意加入一些变质剂，
使其在液体金属中形成大量能促进非自发成核的固体质点，
使晶核数目大量增加、以获得细晶粒的金属材料，在工业生
产中得到广泛应用。例如:在液态铸铁中加入少量的硅铁或
硅钙合金，可使石墨显著细化，得到强度的孕育铸铁。在钢
水中加入铝或钒，在铝水中加入钛，都能细化晶粒。这种在
液体金属中制造人工晶核细化组织的方法，叫变质处理。
    晶核的长大与过冷度有着密切的关系。过冷度非常小时，
晶核在长大过程中可以保持规则的外形，这时晶核总是以那
些原子排列最紧密的晶面与液体相接触。因这些晶面的表面
张力小，使晶核表面能降低。当过冷度稍大时，晶核在生长
初期具有规则外形，而当晶体界面前方液体的温度梯度为负
值时，即以树枝状方式长大。实际生产中的金属结晶的特征，
多以树枝状方式长大。