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一、 金属的晶体结构 1、晶体的基本概念 　　所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。 2、晶格 晶胞 晶格：为了便于描述晶体内部原子排列规律，人 为的把原子看作点，并用一些假想的几何 线条（直线）将晶体中各原子中心连接起 来，形成一个空间格架，称为晶格。 二、 常见的金属晶格 晶胞：晶格中能够完全反映晶格特征的最小几何单元 2、晶体缺陷 一切物质从液态到固态的转变过程称为凝固，如凝固后形成晶体结构，则称为结晶。 过冷：实际上的结晶温度总是低于 这一平衡结晶温度，这种现 象称为过冷。 过冷度：两者之间的温度差ΔT称 为过冷度。 作业 晶体、晶格、晶包、过冷度 三种常见的晶格类型 实际金属晶体结构及晶体缺陷 同素异构转变（同素异晶转变） 晶粒大小对性能的影响、细化晶粒的方法 * 机械基础教研室 孙雅萍 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY School of Mechatronics Engineering 非晶体 晶体 晶体结构与结晶 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 α-Fe, W, Mo, V, Cr等 γ- Fe , Al, Cu, Au, Ag, Pb, Ni等 Mg, Zn, Be, Cd等 三 、实际金属晶体结构及晶体缺陷 1、单晶体和多晶体 单晶体:由于各个方向上原子排列不同，导致各个方向上的性能不同，呈现“各向异性”的特点 多晶体:对每个小晶粒具有“各向异性”的特点，而就多晶体的整体，由于各小晶粒的位向不同，表现的是各小晶粒的平均性能，即“各向同性”的特点。 点缺陷 线缺陷 面缺陷 晶体缺陷对性能的影响 ①使实际金属的强度远远小于理想金属 ②晶界处位错密度高，使其局部σ HB ③对塑性变形的认识 ④对实际金属来说，晶体缺陷越多，σ HB δ （ψ） ak 四 、金属的结晶 结晶的一般过程为： 晶胚 晶核 晶粒 条件适宜 ?T 长大 金属在固态下通常都是晶体，所以金属自液态冷却转变为固态的过程，称为金属的结晶。　　 1、结晶的基本概念 液态金属 形核 晶核长大 完全结晶 当液体金属冷到实际结晶温度后，开始从液体中形成一些尺寸极小的、原子呈规则排列的晶体－晶核，这种已形成的晶核不断长大，同时液态金属的其它部位也产生新的晶核，新晶核又不断长大，直到液态金属全部消失，结晶结束。 自发形核 非自发形核 纯金属冷却曲线 2、过冷度 ΔT=T0－Tn 过冷度的大小与金属的本性以及冷却速度有关， 冷却速度愈快，过冷度ΔT愈大。 与结晶有关的概念 形核率（N） 长大速度（G） 孕育期（τ） 结晶后晶粒大小 晶粒大小对性能的影响 结晶时细化晶粒的方法 增加过冷度 进行变质处理 振动 搅拌 五、同素异构转变（同素异晶转变） 1394℃ 1538℃ 912℃ δ-Fe γ-Fe α-Fe T 时间 770℃ 居里点 δ-Fe γ-Fe α-Fe 1394℃ 912℃ 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 六、金属铸锭组织 1——表面细晶粒层（激冷层） 2——柱状晶粒层 3——中心等轴晶粒