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1 内容
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2 练习
1.结晶
金属由液态转变为固态的过程称凝固，由于凝固后的固态金属通常是晶体，所以又将这一转变过程称为结晶。
结晶过程是形核和长大的过程。
2.过冷现象及过冷度
金属在结晶之前，温度连续下降，当液态金属冷却到理论结晶温度Tm（熔点）时，并未开始结晶，而是需要继续冷却到Tm之下的某一温度Tn，液态金属才开始结晶。
金属的实际结晶温度Tn与理论结晶温度Tm之差，称为过冷度，以ΔT表示，ΔT=Tm-Tn。
3.金属结晶的条件
（1）热力学条件
液态金属要结晶，其结晶温度一定要低于理论结晶温度，此时的固态金属自由能低于液态金属自由能，两相自由能之差构成了金属结晶的驱动力。
两相的自由能差ΔGV与过冷度 ΔT 成正比，过冷度越大，凝固的驱动力越大。
（2）结构条件
在液态金属中，每一瞬间都涌现出大量的尺寸不等的近程有序原子集团，即相起伏。
根据结晶的热力学条件，只有在过冷液体中出现的尺寸较大的的相起伏才能在结晶时转变为晶核，这些相起伏就是晶核的胚芽，称为晶胚。
4.均匀形核
在过冷液体中形成固态晶核时，若液相中各个区域出现新相晶核的几率都是相同的，这种形核方式为均匀形核，又称为均质形核或自发形核。
系统自由能的总变化为：G = -VΔGV+σS
假设过冷液体中出现一个半径为 r 的球形晶胚，它所引起的自由能变化为： 
临界晶核半径
临界形核功
形成临界晶核时，体积自由能的下降只补偿了表面能的2/3，还有1/3的表面能没得到补偿，需要另外供给，即需要对形核作功，故称ΔGK为形核功。
形核功是过冷液体形核时的主要障碍，故结晶需孕育期。形核功可由晶核周围液体中提供。
在一定的温度下，系统有一定的自由能与之相对应，但这指宏观平均能量。其实在各微区内的自由能并不相同，有的微区高些，有的微区低些，即各微区的能量处于此起彼伏、变化不定的状态。这种微区内暂时偏离平衡能量的现象即为能量起伏。
5.非均匀形核
液态金属中总存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，晶核优先依附于固相杂质或型壁等现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非均匀形核。
临界形核半径： 
临界形核功：
6.影响形核率的因素
⑴ 过冷度；⑵ 固体杂质结构；⑶ 固体杂质形貌；⑷ 过热度；⑸ 其它影响因素。
7.金属结晶形核的要点：
① 液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的△T必须大于临界△T ，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径rk。前者提供形核的驱动力，后者是形核的热力学条件所要求的。
② rk值大小与晶核表面能成正比，与△T成反比。 △T越大，则rk值越小，形核率越大，但是形核率有一极大值。如果表面能越大，形核所需的△T也应越大。凡是能降低表面能的办法都能促进形核。
③ 形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二者皆是液体本身存在的自然现象。
④ 晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定温度下进行。
⑤ 在工业生产中，液体金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。
