工程材料知识点总结

1、晶格：描述原子在晶体中排列规律的三维空间几何点阵。

2、晶胞：晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元

致密度=原子所占的总体积÷晶胞的体积

♦属于面心立方晶格的常用金属：γ铁、铝、铜、镍等。

♦属于体心立方晶格的常用金属：α铬、钨、钼、钒、α铁、β钛、铌

等。

属于密排六方晶格的常用金属：镁、锌、铍、α钛、镉等。

♦晶面：晶体中由物质质点所组成的平面。

♦晶向：由物质质点所决定的直线。

♦每一组平行的晶面和晶向都可用一组数字来标定其位向。这组数字分别称为晶面指数和晶向指数。

♦晶面指数的确定：晶面与三个坐标轴截距的倒数取最小整数，用圆括号表示。如（111）、（112）。

♦晶向指数的确定：通过坐标原点直线上某一点的坐标，用方括号表示。如[111]

♦晶面族：晶面指数中各个数字相同但是符号不同或排列顺序不同的所有晶面。这些晶面上的原子排列规律相同，具有相同的原子密度和性质。如{110}=（110）+（101）+（011）+（101）+（110）+（011）

♦晶向族：原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[111]

由于各个晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子间的相互作用力也不相同。因此在同一单晶体内不同晶面和晶向上的性能也是不同的。这种现象称为晶体的各向异性。

♦晶粒——金属晶体中，晶格位向基本一致，并有边界与邻区分开的区域。

♦亚晶粒——晶粒内部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶块。

♦实际金属晶粒大小除取决于金属种类外，主要取决于结晶条件和热处理工艺。

♦晶界——晶粒之间原子排列不规则的区域。

♦亚晶界——亚晶粒间的过渡区。

♦晶体缺陷：是指晶体中原子排列不规则的区域。

1、点缺陷

2、线缺陷

3、面缺陷

点缺陷类型主要有三种：（1）间隙原子（2）晶格空位（3）置换原子

间隙原子：在晶格的间隙处出现多余原子的晶体缺陷。

☆晶格空位：在晶格的结点处出现缺少原子的晶体缺陷

线缺陷·位错：指晶体中若干列原子发生有规律的错排现象。

♦位错密度：单位体积内位错线的长度，（cm-2）

面缺陷主要是指晶界和亚晶界。它是由于受到其两侧的不同晶格位向的晶粒或亚晶粒的影响而使原子呈不规则排列。

♦合金：由一种金属元素与另外一种或多种金属或非金属元素，通过熔炼或烧结等方法所形成的具有金属性质的新金属材料。两类基本的相结构：固溶体和金属化合物。

♦合金系：是指具有相同组元，而成分比例不同的一系列合金。如各种碳素钢。

♦相：指在合金中，凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分隔开来的一个均匀区域。在一个相中可以有多个晶粒，但是一个晶粒中只能是同一个相。

♦组元：组成合金的最基本的、能独立存在的物质。组成合金的各个化学元素及稳定的化合物都是组元。合金中有几种组元就称之为几元合金。

♦合金的显微组织可以看作是由各个相所组成的，这些相称为合金组织的相组成物；

也可以看作是基本组织所组成的，这些基本组织称为合金组织的组织组成物。合金的力学性能不仅取决于它的化学成分，更取决于它的显微组织。

♦固溶体：合金结晶成固态时，溶质原子分布在溶剂晶格中形成的一种与溶剂有相同晶格的相。

♦固溶体与溶剂具有相同晶体结构。

♦固溶体的类型：1、间隙固溶体；2、置换固溶体

♦有限固溶体:固溶体的溶解度是有限的。

♦无限固溶体：固溶体的溶解度是无限的。（组成固溶体的两种元素随比例不同可以互为溶质或溶剂。）

♦形成无限固溶体的必要条件：溶剂与溶质的晶体结构相同。

♦无序固溶体:溶质原子的分布是无序的。

♦有序固溶体:溶质原子的分布是有序的。

♦固溶体的有序化:无序固溶体向有序固溶体的转变过程。硬度和脆性增加，塑性下降。

♦影响溶解度的主要因素: 1)温度2)原子直径因素3)晶体结构因素

♦固溶强化：溶入溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。

固溶强化是金属材料的一种重要的强化途径。

♦在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，除了形成固溶体外，还将出现新相。

这个新相可能是一种新的固溶体，也可能是一种化合物。如：Fe3C、FeS。

♦金属化合物:具有金属性质的化合物。（其晶体结构不同于任一组元）

♦金属化合物性能:一般都具有复杂的晶格结构，熔点高，硬而脆。

♦金属化合物若以细小的粒状均匀分布在固溶体相的基体上会使合金的强度、硬度进一步提高，这种现象称为第二相弥散强化。

♦结晶——是指晶体材料的凝固，或者说是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。

♦相图：表示在平衡状态下合金的化学成分、相、组织与温度的关系图。

♦理论结晶温度T0: 又称平衡结晶温度。（冷速极慢）也就是金属的熔点Tm。

实际结晶温度Tn:在某一实际冷却速度下的结晶温度。

☆纯金属通常在恒温下结晶；☆多数合金通常在一个温度区间内结晶。

♦过冷度（△T）:理论结晶温度与实际结晶温度之差。对于纯金属：△T= T0－Tn ♦影响过冷度大小的主要因素: 金属液的冷却速度；金属液中杂质含量。

♦金属结晶的两个条件: 1）动力学条件: △T＞0 （△F＜0）

2）热力学条件:一定的扩散能力。

♦金属的结晶过程：成核和长大

♦晶核:作为结晶核心的极细小的固相晶体。

♦均匀（自发）成核：在均匀的液态母相中自发形成新相晶核的过程。

γc=（2σTm）/（LΔT）γc—临界晶核半径；σ表面能；L—熔化潜热；Tm熔点非均匀成核：依附于母相中某些现成界面而成核的过程。

细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法，一种很重要的强韧化手段。

晶粒越细小，晶界越多，变形抗力越大，材料的强度、硬度越