[科普中國(guó)]-過冷度

所謂過冷度是指在一定壓力下冷凝水的溫度低于相應(yīng)壓力下飽和溫度的差值。

或是指物質(zhì)（如金屬、合金、晶體）的理論結(jié)晶溫度Tcyrstalize與實(shí)際給定的結(jié)晶現(xiàn)場(chǎng)溫度Tcurrent的差值，即△T=Tcyrstalize-Tcurrent。

定義過冷度degree of under cooling

熔融金屬平衡狀態(tài)下的相變溫度與實(shí)際相變溫度的差值。純金屬的過冷度等于其熔點(diǎn)與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。

每一種物質(zhì)都有自己的平衡結(jié)晶溫度或者稱為理論結(jié)晶溫度，但是，在實(shí)際結(jié)晶過程中，實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度的，這種現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，兩者的溫度差值被稱為過冷度。過冷度的大小與冷卻速度密切相關(guān)，冷卻速度越快，實(shí)際結(jié)晶溫度就越低，過冷度就越大；反之冷卻速度越慢，過冷度就越小，實(shí)際結(jié)晶溫度就更接近理論結(jié)晶溫度。

用途連續(xù)冷卻時(shí)候，冷卻速度的高低影響相變時(shí)過冷度的大小。正是過冷度的大小影響組織形貌和結(jié)晶類型。緩慢冷卻時(shí)候，合金在不大的過冷度下就發(fā)生了相變。這時(shí)候只能結(jié)晶析出石墨。過冷度足夠大冷卻速度足夠快時(shí)候，就會(huì)析出滲碳體。（鋼鐵冶煉中工業(yè)生產(chǎn)實(shí)用參數(shù)）

隨著冷卻速度的增加，過冷度也會(huì)增加。在具有較大的過冷度的情況下，形核率的增加比晶核長(zhǎng)大的速度更快從而可以獲得更細(xì)晶粒

影響因素1.金屬的性質(zhì)：不同金屬的過冷度不同。

2.液體金屬的純度：純度越大，過冷度越大。

3.冷卻速度：冷卻速度越大，過冷度越大。

相關(guān)研究將熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素對(duì)金屬熔體形核過程的影響用過冷度統(tǒng)一起來,從理論上建立了過冷度的一般方程1,并得到了確定過冷金屬熔體中的有效異質(zhì)核心種類和數(shù)量的方法.結(jié)果表明:在異質(zhì)核心種類一定的條件下,金屬熔體的過冷度隨異質(zhì)核心總表面積(SvV)的減小或冷卻速度(Rc)的增大而增大,當(dāng)SvV與Rc的比值減小到一臨界值時(shí),金屬熔體的過冷度增大到其最大值.此最大過冷度的大小取決于金屬熔體中原子無量綱擴(kuò)散活化能因子與形核驅(qū)動(dòng)力因子(ψ)的比值大小,并受異質(zhì)核心潤(rùn)濕角的影響. 與ψ的比值越小,其最大過冷度越大,但最大不會(huì)超過熔點(diǎn)的2/3;異質(zhì)核心的潤(rùn)濕角越小,金屬熔體的最大過冷度越小,達(dá)到此最大過冷度所需要的SvV/ Rc值亦越小2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學(xué)