第二章金属晶体与结晶

单晶体示意图
多晶体示意图
第二章
金属晶体与结晶
四、 金属的晶体缺陷
1. 点缺陷——空位、间隙原子和置代原子
无论是空位、间隙原子还 是置代原子，在其周围都会使 晶格产生变形，这种现象称为 晶格畸变。
上述三种晶体缺陷造成的 晶格畸变区仅限于缺陷原子周 围的较小区域，故统称为点缺 陷。 空位、 间隙原子和置代原子示意图
金属晶体与结晶
• • • •
复习： 1、常见晶格类型、细化晶粒的方法。 2、掌握纯金属的结晶过程. 3、掌握纯铁的同素异构转变 。
同素异构转变——金属在固态下随温度的改变由一 种转变为另一种晶格的现象。 以不同晶格形式存在的同一种金属元素的晶体称为 该金属的同素异构体。 铁是典型的具有同素异构转变特性的金属。纯铁的同 素异构转变可以用下式表示：
第二章
金属晶体与结晶
γ-Fe到α-Fe的
纯铁的冷却曲线 同素异构转变过程示意图
第二章
晶界过渡结构示意图
亚晶界结构示意图
第二章
金属晶体与结晶
第二节 纯金属的结晶
• • • • •
教学要求： 1. 掌握纯金属的结晶过程 2、掌握纯铁的同素异构转变 重点： 纯铁的同素异构转变
第二章
第二节
金属晶体与结晶
纯金属的结晶
生铁的生产是以铁矿石为原 料，首先利用炼铁设备冶炼成 液体状态的生铁，然后再将其 转变成固体状态；而钢的生产 是以生铁为原料，在炼钢炉内 继续冶炼，首先得到液体状态 的钢，然后再将其浇铸成固体 状态的钢锭或钢坯。 金属由液体转变成固体的过 程，实际上是一个金属晶体形 成的过程，称之为“结晶”。
第二章
金属晶体与结晶
2．线缺陷——位错
位错的特点之一是很容易在晶体中移动，金属材料的塑性 变形就是通过位错的运动来实现的。 在晶体中，位错的晶格畸变发生在沿半原子面端面的狭长 区域，故称为线缺陷。
刃型位错示意图 a） 立体图 b） 平面图
第二章
金属晶体与结晶
3．面缺陷——晶界和亚晶界
晶界——晶粒与晶粒之间的分界面。亚晶界——亚晶粒之 间的界面。 在晶体中，晶界和亚晶界的晶格畸变均发生在一个曲面上， 故称为面缺陷。
纯金属的冷却曲线
第二章
金属晶体与结晶
金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现 象称为过冷。它们的温度之差称为过冷度。 金属结晶时过冷度 的大小与冷却速度有关。 冷却速度越快，金属的 实际结晶温度越低，过 冷度也就越大。
纯金属结晶时的冷却曲线 a） 理论结晶温度 b） 实际结晶温度
第二章
金属晶体与结晶
天然水晶和普通玻璃 a） 天然水晶 b） 普通玻璃
第二章
第一节
金属晶体与结晶
金属的晶体结构
固态物质根据其结构的不同可分为晶体和非晶体。
一、晶体与非晶体
晶体——物质内部的原子呈有序、规则排列。 非晶体——物质内部的原子呈无序堆积。 晶体具有固定熔点，而非晶体没有固定熔点。 晶体表现各向异性，非晶体表现出各向同性。
第二章
金属晶体与结晶
二、金属的晶体结构
1．晶体结构的概念
晶体内部原子排列模型
晶格和晶胞示意图
a） 晶格 b） 晶胞
第二章
金属晶体与结晶
2．金属晶格的类型
常见金属晶格的类型
金属的性能与其晶格类型和原子间的结合力有着密切的 关系。
第二章
金属晶体与结晶
三、单晶体ห้องสมุดไป่ตู้多晶体
单晶体——晶体内部原子的排列位向是完全一致的晶体。 多晶体——由许多晶粒组成的晶体。 单晶体表现出各向异性，多晶体显示出各向同性，也 称“伪无向性”。
2. 纯金属的结晶过程
结晶的过程是晶核的形成与长大的过程。
纯金属结晶过程示意图
第二章
金属晶体与结晶
纯金属显微组织图
第二章
金属晶体与结晶
二、金属结晶后的晶粒大小对力学性能的影响
在常温下，金属的晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性、 韧性越好。
晶粒大小对纯铁力学性能的影响
第二章
金属晶体与结晶
三、同素异构转变
第二章
金属晶体与结晶
第一节 金属的晶体结构
第二节 纯金属的结晶
第二章
金属晶体与结晶
• 教学要求： 1.了解金属的晶体结构。 2、掌握常见金属晶格类型。 3、了解晶体缺陷 • 重点： 常见晶格类型、细化晶粒的方法
第二章
第一节
金属晶体与结晶
金属的晶体结构
表面上看来，天然水晶与普通玻璃均晶莹剔透，外观十 分相似。但事实上两者却是截然不同的物质。水晶与玻璃的 本质区别是两者的内部结构不同。
转炉炼钢
第二章
金属晶体与结晶
钢锭浇铸示意图 a） 浇铸示意图 b） 钢锭
1—盛钢桶
2—滑动水口
3—钢锭模
4—钢液
5—底盘
金属由原子不规则排列的液体转变为原子规律排列 的固体的过程称为结晶。
第二章
金属晶体与结晶
一、纯金属结晶的相关概念与过程
1. 纯金属的冷却曲线及过冷度
热分析法装置示意图 1—电炉 2—坩埚 3—金属液 4—热电偶