机械工程材料 作者 周超梅 第二章 金属的晶体结构与结晶.pptVIP

晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间几何格架称为晶格。 晶胞：指组成晶格的最小几何单位。 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 体心立方晶格： 在立方体晶胞的八个顶角上和晶胞中心各有一个原子。这种晶格类型的金属有α-铁 （α-Fe）、钨（W）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）等 。 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 面心立方晶格： 在立方体晶胞的八个顶角和立方体六个面的中心各排列一个原子，这种晶格类型的金属有γ-铁（γ-Fe）、铜（Cu）、铝（Al）、铅（Pb）、金（Au）、镍(Ni)等， 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 密排六方晶格： 它的晶胞是一个正六棱柱体，在六棱柱的各个棱角和上、下两个六边形底面的中心各有一个原子，此外在棱柱体中间还有三个原子。这种晶格类型的金属有锌（Zn）、镁（Mg）、铍（Be）、镉(Cd)。 二、常见的三种晶格类型 二、常见的三种晶格类型 点缺陷：点缺陷是指在三维空间的三个方向上尺寸都很小的晶体缺陷，常见的有晶格空位和间隙原子。 线缺陷：在三维空间的两个方向上尺寸很小的晶体缺陷称为线缺陷。常见为刃形位错和螺形位错等。 刃形位错： 刃型位错： 面缺陷：在三维空间的一个方向上尺寸很小而呈面状的晶体缺陷称为面缺陷。主要指晶界、亚晶界（镶嵌块边界）。 合金：由二种以上金属或金属与非金属组成的具有金属特性的物质 。 组元：组成合金的最基本的独立物质。 相：相是合金中成分、结构相同并以界面相互分开的各个均匀组成部分。 相变：金属或合金的一种相在一定条件下，可以变为另一种相。 置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体，称为置换固溶体。 间隙固溶体：当溶质原子嵌入溶剂晶格各结点之间的空隙内形成的固溶体称为间隙固溶体。 金属化合物:合金中溶质含量超过溶剂的溶解度时，合金元素间发生相互作用而生成具有金属性质的一种新相，称为金属化合物 。 冷却曲线——热分析法 晶核的生成 长大过程——平面生长与树枝状生长 三、金属晶粒大小及控制 增加过冷度 变质处理 振动或搅拌 变质处理： 振动或搅拌：可使生长中的枝晶破碎细化，而破碎的枝晶起到新生晶核的作用，增加了形核率，从而达到细化晶粒的目的。 二、合金的组织 根据合金中各组元之间结合方式的不同， 合金的基本结构可分为固溶体和金属化 合物两大类。 固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持 溶剂晶格类型的合金相称为固溶体。 溶入的原子称为溶质原子，而基体原子称为溶剂原子，根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。 二、合金的组织 二、合金的组织 二、合金的组织 金属化合物的特点是熔点 高、性能硬而脆。 铁碳合金中的Fe3C 二、合金的组织 第三节 纯金属的结晶 纯金属或合金由液态变为固态的过程也是原子从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的过程，这个过程为金属的结晶过程。 一、纯金属的冷却曲线及过冷现象 t T T0 Tn 理论结晶温度T0 实际结晶温度T n }?T 过冷度 ?T= T0 - Tn 纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度 结晶过程——形核和晶核长大的过程 液态金属 形核 晶核长大 完全结晶 二、纯金属的结晶过程 二、纯金属的结晶过程 自发晶核:由液体金属内部原子聚集，超过临界晶核尺寸后形成的结晶核心。 非自发晶核:液态金属依附在一些未熔微粒表面所形成的晶核为非自发晶核。 二、纯金属的结晶过程 平面生长示意图 衡量金属的晶粒大小常用晶粒度（即单位体积或面积内晶粒的数量）表示。 细晶粒的金属不仅强度高，而且塑性和韧性也好。 在实际生产中，通常采用适当的方法来获得细小的晶粒，这种强化金属材料的方法称为细晶强化。 三、金属晶粒大小及控制 增加过冷度 过冷度对N、G的影响 三、金属晶粒大小及控制 在液体金属中加入变质剂(孕育剂)， 以细化晶粒和改善组织的工艺措施。 作用：作为非自发形核的核心，或阻碍晶粒长大。 变质处理前 变质处理后 三、金属晶粒大小及控制 三、金属晶粒大小及控制 第四节 合金的结晶 一、二元匀晶相图的建立 两组元不但在液态可无限互溶，在固态下也可 无限互溶的二元合金系所形成的相图称为二元 匀晶相图。 这类二元合金相图的合金主要有Ca-Ni、Cr-Mo、 Fe-Ni等。 一、二元匀晶相图的建立 液相线以上为 液相区（L）， 固相线以下为 固相区（α）， 在液、固相线 之间为液固二 相共存区（L+α）。 二、二元合金相图的种类及应用 在二元合金中，两组元在液态下完 全互溶，在固态下只能有限互溶， 并在凝固过程中发生共晶转变，形 成