材料热处理 第二章 晶体结构与结晶.pptVIP

3、晶向指数与晶面指数： 定义： 晶向：在晶体中任意两个原子的连线所指的方向称为晶向。 晶面：在晶体中，由一系列原子所组成的平面称为晶面。 表示晶面或晶向的原子排列规律及其在空间的位向的符号称为晶面指数和晶向指数。 4、 晶体的各向异性: 由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，导致原子间结合力不同，从而使晶体在不同方向上性能不同，称之为晶体的各向异性，晶体的此种性能是晶体区别于非晶体的一个重要标志。各向异性表现在物理、化学、机械性能等方面。 单晶体：由一个晶粒所组成。（结晶方位完全一致的晶体）。表现各项异性特征。 但各向异性在实际工业生产中使用的金属材料中一般并不表现，因为实际工业生产中使用的金属材料为多晶体。 多晶体表现伪同向性。 第二节 金属的实际结构 1、多晶体结构 1.1 几个名词： ⑴晶粒：在实际使用的金属材料中，晶体是由许多小的晶体组成，每个小晶体内的晶格方位是一致的，小晶体之间彼此方位不同，这些细小的晶体（具体不规则外形，叫做晶粒）。 ⑵ 单晶体：由一个晶粒所组成。 ⑶ 多晶体：由许多晶粒所组成，实际金属就属于这种情况，书P22图2-13。 ⑷ 晶界：晶粒与晶粒之间的界面，称为晶界。一般在钢铁材料中，晶粒的尺寸在 10-1 ~ 10-3mm左右。在金相显微镜下可以观察，如图所示。 2.2 线缺陷: 其特征是在两个方向上的尺寸很小，在另一个方向上尺寸相对很大。晶体中的线缺陷就是各种类型的位错。 位错：在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象，使长度达几百至几万个原子间距，宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。最基本的类型有“刃型位错”和“螺型位错”。 2.3 面缺陷： 其特征是在一个方向上的尺寸很小，在另两个方向上尺寸相对很大，常见的有晶界和亚晶界。 ⑴ 晶界：由于各晶粒的位向不同，故晶界实际上是不同 位向晶粒之间原子排列无规律的过度层。书P25图2-17。 ⑵ 亚晶界：在金属晶体的每一个晶粒内部，其晶格位向也并不像理想晶体那样完整，它是由许多位向很小的小晶块组成，这些小晶块称为亚晶粒，亚晶粒之间的界面叫做亚晶界。 由于面缺陷的存在造成晶格畸变。 第三节 非金属固体结构 在晶体中，根据原子间的键合力不同，可分为： 金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体； 1、离子晶体： 特点：离子键； 晶体结构：基本上是面心立方晶格，例如:NaCl晶体，如图2-12所示； 性能：硬度高、强度大，但脆性也大； 2、共价晶体： 特点：共价键； 晶体结构：基本上为面心立方晶格，例如，金刚石晶体，如图2-13所示； 性能：高硬度； 3、高分子晶体（高分子聚合物）： 第四节 金属的结晶 1、结晶的概念： 1.1 定义：金属由液态转变为固态的过程，称为结晶。（因为固态金属通常为晶体） 1.2 结晶的宏观过程：通过分析此过程有两个特点： 1.2.1 过冷现象： 从实验中得出图中的纯金属的冷却曲线，书P14图2-15。 实验证明：金属在结晶之前，温度连续下降，当金属冷却到理论结晶温度T0（即熔点）时，并未开始结晶，而需继续冷却到T0之下某一温度T1（即实际结晶温度）时，液态金属才开始结晶。这一过程称为过冷现象。 过冷度：金属的实际结晶温度T1与理论结晶温度T0之差，称为过冷度，以△T表示。 △T=T0－T1；显然， △T越大，则T1越低。 冷却速度越大，过冷度就越大； 2、金属结晶的过程： 金属的结晶包括晶核的形成和长大过程。 2.1 晶核的形成：利用x射线研究金属的结构时发现：在液态金属中，原子并不是散乱地分布，而是在微小的范围内存在着紧密接触、规则排列的原子集团，称为“近程有序”集团，而且它们不是固定不动的，而是处于不断的变化之中，它会瞬时消失，瞬时产生，此起彼伏，不断变化，我们把这种不断变化的近程有序集团称为“结构起伏”或“相起伏”。 晶胚：在液态金属中，每一瞬间都会涌现出大量尺寸不等的相起伏，尺寸较大的相起伏在结晶时，有可能转变为晶核。这些相起伏就是晶核的胚芽。所以，尺寸较大的相起伏叫做晶胚。 长大过程： a）在晶核长大的初期，其外行还比较规则。 b）由于晶体棱角的形成，棱角的散热条件优于其他部位，因此得到优先成长。就如树枝一样先长出枝干，再长出分枝，最后再把晶间添满。 这种长大方式叫做“枝晶成长”。如图所示； 3、影响生核与长大的因素： 形核率：单位时间、单位体积液相中形成的晶核的数目。用N表示。 长大速率（成长率）：单位时间内晶体向周围长大的线速度。用G表示。 N/G: 3.2 未熔杂质的影响: 当液态金属中有未熔杂质时，金