工程材料第一章3.ppt

* * 什么是冲击韧度？ 　 冲击韧度：冲断试样时，在缺口处单位面积上所消耗的冲击吸收功。 ?k=Ak/S0 (J/cm2) ? 复习提问： 1.2 金属的晶体结构 ● 晶体与非晶体 （1）晶体：原子在空间具有规则排列的物质。 （2）非晶体：原子在空间无规则排列的物质。 晶体的特征：具有规则的外形、一定的熔点、各向异性。 1.2.1 金属常见的晶体结构 1、晶体结构的基本知识 ● 晶格与晶胞 （1）晶格：为了便于研究各种晶体中原子排列的规律，我们通常把原子看成一个个处于静止状态的刚性小球，然后用假想的线条把各原子的中心连接起来，所构成的空间格架。 晶 格 （2）晶胞：晶格中取出一个能代表晶格特征的最基本的单元。 晶胞 （3）晶格的特征可以用晶格常数来描述，晶格常数包括晶胞的各边尺寸—— a,b,c,及三个邻边的夹角—— ?，?，?。 2、常见的金属晶格类型 （a）晶胞：棱长为a的立方体。 （c）晶格常数： a＝b＝c ?=?=?=90° （d）占有原子数＝8?1/8＋1＝2（个） （b）原子排列： （1） 体心立方晶格（bcc） （f）具有体心立方晶格的金属有：?-Fe、Cr、Mo、W、V、Nb及?-Fe等。 （e）晶格致密度：晶胞内所有原子的体积与晶胞体积之比。 体心立方晶格致密度＝ （2）面心立方晶格（fcc） （a）晶胞：棱长为a的立方体。 （c）晶格常数： a＝b＝c ?=?=?=90° （d）占有原子数＝8?1/8＋ 6?1/2 ＝4（个） （b）原子排列： （f）具有面心立方晶格的金属有：?-Fe、Au、Ag、 Cu、Al、Ni等。 （e）晶格致密度：0.74 （3）密排六方晶格（hcp） （a）晶胞：棱长为a，高为c， 且c/a=1.633的正六棱柱体 （e）具有密排六方晶体结构的金属有：Mg、Zn、Be、 ?-Ti等。 （c）占有原子数＝12?1/6＋ 2?1/2 ＋3＝6（个） （b）原子排列： （d）晶格致密度：0.74 ? 金属的同素异晶转变 纯铁的冷却曲线 同素异晶转变：有些金属，在结晶之后继续冷却时还会发生晶体结构的变化，即从一种晶格转变成另一种晶格。金属在固态下的这种晶格变化称为“同素异晶转变”。 bcc fcc bcc bcc 1.2.2 金属的实际晶体结构 1、单晶体与多晶体 （1）单晶体：晶体内部晶格位向（原子排列方向）完全一致的晶体。 （2）多晶体：晶体由许多小颗粒构成，在每一个小颗粒内，原子排列的位向相同，而各个颗粒间原子排列的位向却不同。 晶粒：这些小颗粒称为晶粒。 晶界：两晶粒的衔接处叫晶界。 （3） 组织：在显微镜下观察到的各种晶粒的形态、大小和分布等情况，称为显微组织或金相组织。 2、晶体的缺陷 （1）点缺陷：空位和间隙原子 空位：晶格中某些结点没有原子占 有，称为空位。 间隙原子：晶格的某些间隙处多出 的原子称为间隙原子。 产生原因：原子的热运动使其能逃离晶格结点位置或转 移到晶格间隙中去。 破坏了附近原子间作用力的平衡，使周围的原子离开其平衡位置，因而使正常的晶格发生了歪扭，即晶格畸变。晶格畸变导致能量升高，使金属的强度、硬度和电阻增加。 对金属性能的影响： （2）线缺陷：位错 位错：晶体中的某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 刃型位错示意图 正刃型位错（?）：多余原子面位于位错线的上方。 负刃型位错（T）：多余原子面位于位错线的下方。 位错线：多余原子面的边缘EF。