*純金屬結晶是在某個溫度下進行；而合金結晶是在某個溫度範圍進行。純金屬結晶是物質由液態→固態的過程稱為凝固，由於液態金屬凝固後一般都為晶體，所以液態金屬→固態金屬的過程也稱為結晶。液態金屬的結構：經研究發現在略高於熔點時，液態金屬的結構具有以下特點： 1) 是近程有序遠端無序結構； 2) 存在著能量起伏和結構起伏。結晶過程的宏觀現象：研究液態金屬結晶的最常用、最簡單的方法是熱分析法。它是將金屬放入坩堝中，加熱熔化後切斷電源，用熱電偶測量液態金屬的溫度與時間的關係曲線，該曲線稱為冷卻曲線或熱分析曲線，見圖1.26。由該曲線可以看出，液態金屬的結晶存在著兩個重要的宏觀。 1、過冷現象 實際結晶溫度T總是低於理論結晶溫度Tm的現象，稱為過冷現象，它們的溫度差稱為過冷度，用△T表示，，純金屬結晶時的△T大小與其本性、純度和冷卻速度等有關。實驗發現液態金屬的純度低△T小，冷卻速度慢，△T小，反之相反。 2、結晶過程伴隨潛熱釋放 由純金屬的冷卻曲線可以看出它是在恆溫下結晶，即隨時間的延長液態金屬的溫度不降低，這是因為在結晶時液態金屬放出結晶潛熱，補償了液態金屬向外界散失的熱量，從而維持在恆溫下結晶。當結晶結束時其溫度隨時間的延長繼續降低。金屬結晶的微觀基本過程：由於金屬是不透明的，所以無法直接觀察到其結晶的微觀過程，但透過對透明有機物結晶過程的觀察，發現金屬結晶的微觀過程，就是原子由液態的短程有序逐漸向固態的長程有序轉變的過程。 當液態金屬過冷到其Tm以下時，它的尺寸最大的短程有序的原子集團，透過結晶潛熱的釋放排列成長程有序的小晶體，該小晶體稱為晶核，該過程稱為形核。晶核一旦形成就可不斷地長大，同時其它尺寸較大的短程有序的原子集團又可形成新的晶核。因此純金屬的結晶過程是晶核不斷的形成和長大的交替重疊進行的過程。所以結晶後為多晶體，如在結晶時控制好只讓一個晶核形成和長大就可得到單晶體。金屬結晶的熱力學條件：由熱力學第二定律可知，物質遵循能量最小原理，即物質總是自發地向著能量降低的方向轉化。在等壓條件下液、固態金屬的自由能與溫度的關係曲線，都是單調減上凸曲線，並且兩者斜率不同，由熱力學表示式可知液相的斜率大於固相，因為液態時原子排列的混亂程轉度大，S液>S固，兩曲線交點的溫度為金屬的理論結晶溫度即熔點。這時液、固兩相的自由能相等，液、固兩相處於動態平衡狀態，兩相可以長期共存。①當T=Tm時，G液=G固，兩相共存；②當T>Tm時，G液G固，金屬結晶成固體，而△G=G固-G液<0，為結晶的驅動力，由此可知過冷是結晶的必要條件，△T越大，結晶驅動力越大，結晶速度越快。
*純金屬結晶是在某個溫度下進行；而合金結晶是在某個溫度範圍進行。純金屬結晶是物質由液態→固態的過程稱為凝固，由於液態金屬凝固後一般都為晶體，所以液態金屬→固態金屬的過程也稱為結晶。液態金屬的結構：經研究發現在略高於熔點時，液態金屬的結構具有以下特點： 1) 是近程有序遠端無序結構； 2) 存在著能量起伏和結構起伏。結晶過程的宏觀現象：研究液態金屬結晶的最常用、最簡單的方法是熱分析法。它是將金屬放入坩堝中，加熱熔化後切斷電源，用熱電偶測量液態金屬的溫度與時間的關係曲線，該曲線稱為冷卻曲線或熱分析曲線，見圖1.26。由該曲線可以看出，液態金屬的結晶存在著兩個重要的宏觀。 1、過冷現象 實際結晶溫度T總是低於理論結晶溫度Tm的現象，稱為過冷現象，它們的溫度差稱為過冷度，用△T表示，，純金屬結晶時的△T大小與其本性、純度和冷卻速度等有關。實驗發現液態金屬的純度低△T小，冷卻速度慢，△T小，反之相反。 2、結晶過程伴隨潛熱釋放 由純金屬的冷卻曲線可以看出它是在恆溫下結晶，即隨時間的延長液態金屬的溫度不降低，這是因為在結晶時液態金屬放出結晶潛熱，補償了液態金屬向外界散失的熱量，從而維持在恆溫下結晶。當結晶結束時其溫度隨時間的延長繼續降低。金屬結晶的微觀基本過程：由於金屬是不透明的，所以無法直接觀察到其結晶的微觀過程，但透過對透明有機物結晶過程的觀察，發現金屬結晶的微觀過程，就是原子由液態的短程有序逐漸向固態的長程有序轉變的過程。 當液態金屬過冷到其Tm以下時，它的尺寸最大的短程有序的原子集團，透過結晶潛熱的釋放排列成長程有序的小晶體，該小晶體稱為晶核，該過程稱為形核。晶核一旦形成就可不斷地長大，同時其它尺寸較大的短程有序的原子集團又可形成新的晶核。因此純金屬的結晶過程是晶核不斷的形成和長大的交替重疊進行的過程。所以結晶後為多晶體，如在結晶時控制好只讓一個晶核形成和長大就可得到單晶體。金屬結晶的熱力學條件：由熱力學第二定律可知，物質遵循能量最小原理，即物質總是自發地向著能量降低的方向轉化。在等壓條件下液、固態金屬的自由能與溫度的關係曲線，都是單調減上凸曲線，並且兩者斜率不同，由熱力學表示式可知液相的斜率大於固相，因為液態時原子排列的混亂程轉度大，S液>S固，兩曲線交點的溫度為金屬的理論結晶溫度即熔點。這時液、固兩相的自由能相等，液、固兩相處於動態平衡狀態，兩相可以長期共存。①當T=Tm時，G液=G固，兩相共存；②當T>Tm時，G液G固，金屬結晶成固體，而△G=G固-G液<0，為結晶的驅動力，由此可知過冷是結晶的必要條件，△T越大，結晶驅動力越大，結晶速度越快。