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第 3 章 材料的结构与凝固 晶体与非晶体 晶面和晶向 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 实际金属的结构 多晶体的伪各向同性 晶体缺陷 线缺陷 —— 位错 面缺陷 —— 晶界 合金相的基本概念 合金相结构 固溶体的分类 固溶体的力学性能 金属化合物 合金的结构与性能 材料的凝固 过冷现象 结晶过程 结晶时细化晶粒的主要方式 二元合金相图 匀晶相图 共晶相图 共晶转变 包晶相图 共析相图 纯铁的结晶过程 铁碳合金的基本相 铁碳合金相图 铁碳合金相图分析 共析转变和包晶转变 铁碳合金分类 共析钢的结晶过程 亚共析钢的结晶过程 过共析钢的结晶过程 共晶白口铸铁组织转变 亚共晶白口铸铁组织转变 过共晶白口铸铁组织转变 室温下含碳量与相和组织的关系 含碳量与性能的关系 相区：5个单相区，7个两相区，3条三相水平线 三个主要转变： LC AE + Fe3C 1148 莱氏体Ld 莱氏体 Ld：A与 Fe3C 的机械混合物 成分：4.3%C 性能：硬而脆 形态：点状、短条状A 分布于Fe3C基体上 1 共晶转变 2 共析转变 AS FP + Fe3C 727 珠光体 P 珠光体 P：F与 Fe3C 的机械混合物 成分：0.77%C 性能：适中，介于 F 和 Fe3C 之间 形态：层片状，粒状 Ld 降温到 727℃时，A→ P，因此：Ld (A+Fe3C) → L’d (P+Fe3C) 低温莱氏体 L’d ：P 和 Fe3C 的机械混合物 （变态莱氏体） 3 包晶转变 LB+δH AJ 1495 工业纯铁 0.0218%C 钢 0.0218-2.11%C 亚共析钢 0.0218-0.77%C 共析钢 0.77%C 过共析钢 0.77-2.11%C 白口铸铁（生铁） 2.11-6.69%C 亚共晶白口铸铁 2.11-4.3%C 共晶白口铸铁 4.3%C 过共晶白口铸铁 4.3-6.69%C 共析钢（合金Ⅰ）： L A + L A P 727 L A + L A P + F 727 F初 + A （F + Fe3C) F初 与共析 F 的区别： 生成的温度不同，形态不同 随C%提高→ P%升高 亚共析钢（合金Ⅱ ）： L A + L A Fe3CⅡ +A P + Fe3CⅡ 727 Fe3CⅡ 与 共析 Fe3C： 生成温度不同 形态不同 过共析钢（合金Ⅲ ） *工程材料与材料成型基础 * 晶体 —— 原子规则排列的集合体 固定的熔点 各向异性：不同方向的性能不同 非晶体 —— 原子无规则堆积的集合体 无固定熔点 各向同性 晶格：把晶体中原子看成几何点，用平行直线连接后得到的三维格架 晶胞：晶格中能全面反映原子排列规律的最小单元 晶面：晶格中各方位的原子面 晶向：任意两个原子连线所指的方向 晶格常数：晶胞的棱边长度 金属键使原子趋于紧密排列，得到为数不多的高度对称的几种简单晶格，常见的3种 晶胞中的原子数：2 最近原子间距 —— 体心与顶角之间： a 3? / 2 原子半径：r = a 3? / 4 致密度：68% 常见金属有 α-Fe, Cr, W, Mo, V, Nb 晶胞中的原子数：4 最近原子间距 —— 面心与顶角之间： a 2? / 2 原子半径：r = a 2? / 4 致密度：74% 常见金属有 γ-Fe, Al, Cu, Ni, Au, Ag, Pb 晶胞中的原子数：6 最近原子间距 —— 相邻顶角之间： a 原子半径：r = a / 2 致密度：74% 常见金属有 Mg, Zn, Cd, Be 晶界：晶粒之间的界面 单晶体：各部分位向完全一致的晶体 由于不同晶面和晶向上原子排列密度不同 原子间结合力不同 力学性能不同 单晶体表现为各向异性 多晶体：许多位向不同的 单晶体的聚合体 晶粒：多晶体中外形不规则的 小晶体 伪各向同性：总体上各向性能基本相同，但各晶粒内部 仍然是各向异性 多晶体中的各晶粒位向不同，一般在总体上不显示出各向异性，似乎是各向同性，即伪各向同性 —— 晶体中原子偏离原来平衡位置 晶体缺陷 导致晶格畸变 强度↑，硬度↑，电阻↑ 点缺陷 导致