晶体中每个原子皆在平衡位置附近振动 （即所谓热振
动），温度升高时振动能量增加，振动频率和振幅加大。
以双原子为模型 （图１２），假设左边的原子在坐标原点被
固定，而右边的原子是自由的。当温度升高时，右边自由
振动原子的振幅增大，此时，若该原子以Ｒ０ 为原点作简谐振动，则其平衡位置仍是Ｒ０，这
样就不会发生膨胀。但势能曲线向右是水平渐近线，向左是垂直渐近线，是极不对称的。
熔化潜热使晶粒瓦解，液体原子具有更高
的能量，而金属的温度并不升高。从热力学角度，在恒压时，外界所供给的潜热，除使体积
膨胀做功外，还增加系统的内能，如式（１１）所示。在等温等压下，熵值的增量如式（１２）
所示。
系统熵值增加表示原子排列发生紊乱。因此，熔化过程就是金属从规则的原子排列突变
为紊乱的非晶态结构的过程。
２液态金属的结构
（１）从物质熔化 （汽化）过程对液态金属结构的认识 如表１１所示，金属物质熔化时
的体积一般仅增加３％～５％，即原子平均间距仅增加１％～１５％，熔化时的熵值变化量远
小于加热膨胀过程。
四、铸件的凝固方式
１凝固区域及其结构
铸件在凝固过程中，除纯金属和共晶成分合金外，断面上一般都存在三个区域，即固相
区、凝固区和液相区。铸件的质量与凝固区域有密切关系。
图１３２ 凝固区域结构示意图
图１３２是凝固区域结构的示意图 （另一半与之
对称）。凝固区域又可划分为两个部分。液相占优
势的液固部分和固相占优势的固液部分。在液固部
分中，晶体处于悬浮状态而未连成一片，液相可以
自由移动。用倾出法做实验时，晶体能够随同液态
金属一起被倾出。
