金属学基础
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一、晶体与非晶体
晶体的特点是： ①原子在三维空间呈有规则地周期性重复排列。 ②具有一定的熔点，绝大多数固体金属属于晶体： 如铁的熔点为1538℃，铜的熔点为1083℃。 ③晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶 体具有各向异性。
§1-3 金属的晶体结构 非晶体的特点是：
①原子在三维空间呈不规则的排列。 ②没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最 终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青 等。 ③各个方向上的原子密集程度大致相同，即具有各 向同性。
二、晶格与晶胞
1、晶格 将每个原子视为一个几何质点，并用一些假想的几何线条将 各质点连接起来，便形成一个空间几何格架。这种抽象的用
于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架称为晶格。
2、晶胞 由于晶体中原子作周期性规则排列，因此可以在晶格内取 一个能代表晶格特征的，且由最少数原子排列成的最小结构 单元来表示晶格，称为晶胞。
一 . 纯 金 属 的 结 晶 条 件
T
T0 Tn
纯金属结晶的条 件就是应当有一 定的过冷度
过冷度
DT= T0 - Tn }DT
理论结晶温度 实际结晶温度
纯金属的冷却曲线
t
纯金属的结晶是在一定的温度下进行的
冷却速度越大，则过冷度越大。
二.金属的结晶过程 形核和晶核长大的过程 液态金属 形核
晶核长大
（3）振动结晶
——机械振动、超声振动，或电 磁搅拌等。 振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数 增加，晶粒细化。
五 铸锭的结晶结构
表面细晶粒层 中间柱状晶粒层
中心等轴晶粒层
课堂练习 名词解释：过冷度，自发形核，非自发形 核 变质处理 2、冷却速度越大，则过冷度（ ）。 3、 细化晶粒的方法有那些？
冷却速度对金属晶粒度的影响
提高冷却速度可有效地提高过冷度，增加形核率
铸造生产中的具体措施：降低浇注温度、使用金属铸型或水冷
（2）变质处理 在液体金属中加入变质剂(孕育剂)，以细 化晶粒和改善组织的工艺措施。
变质剂的作用：作为非均质形 核的核心，或阻碍晶粒长大。
变质处理（孕育处理）：
加入人 工晶核 晶粒 细化
完全结晶
晶核不断地形成及长大，直到液态金属已全部耗尽， 结晶过程也就完成了
三、晶核形成与晶粒长大
1 两种形核方式
均质形核 在均匀的液体金属内部，由少量能量较高的 液态原子聚集形成结晶核心的过程。形核所 需过冷度很大。 非均质形核 —— 晶核依附于容器表面或 外来杂质上生成的形核过程。形核所需的 过冷度小。
2.塑性 塑性是金属在外力作用下，断裂前发生不可 逆永久变形的能力。 试验方法为拉伸试验 金属材料的塑性指标：δ；ψ
三、韧性
又称韧度，是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。 韧性通常通过摆锤式一次冲击试验测定。Ak;αk 韧性材料:断裂前发生明显塑性变形的材料；脆性材 料：断裂前断口不发生明显塑性变形的材料 对同一材料，随试验温度降低，韧性断裂可以转变 为脆性断裂，即材料由韧性材料变为脆性材料，这 种现象称为韧脆性转移。韧脆转移的温度称为韧脆 转变温度（金属材料的最低工作温度）。
摆锤式一次冲击试验机
课堂练习
1.常用的力学性能指标有哪些，各是怎样 定义的？ 2.测硬度的方法有哪些？ 3.材料的强度及塑性指标有哪些？
第二节 金属的物理性能
一、密度 定义：单位体积物质的质量。用符号ρ表示，单位 为g/cm3 或kg/m3 。 计算公式为ρ=m/V m-物质的质量（g，kg）； V-物质的体积（cm3 ，m3 ）。 重金属ρ＞5g/cm3，铁、铜、铅。 轻金属ρ＜5g/cm3，如铝、镁、钛。
3. 密排六方晶格
铍、镁、锌、镉等。
四、金属的实际晶体结构与晶体缺陷
① 单晶体与多晶体
单晶体：晶体内部原子排列得非常整齐，晶格位向 完全一致，且无任何缺陷存在。 多晶体：由许多位向不同的晶粒组成，且其内部还 存在着多种晶体缺陷。 ② 金属的晶体缺陷
Ⅰ、点缺陷 ：空位和间隙原子 Ⅱ、线缺陷 ：位错 Ⅲ、面缺陷：晶界和亚晶界
α-Fe（体心 ）912℃ γ-Fe（面心） 1394 ℃ δ-Fe（体心 ）
课堂练习
1、常见的金属晶体结构类型有哪些?画出其 晶胞图，并举例。 2、金属的晶体缺陷有那些？ 3、名词解释：晶格；晶胞；同素异构转变 4、纯铁的同素异构转变过程？
第四节
金属的结晶
凝固与结晶 一、纯金属的结晶条件 二、金属的结晶过程 三、晶核形成与晶粒长大 四、晶粒大小及控制 五、铸件组织结构 小结
二、熔点
定义：指金属由固态熔化为液态的温度。单 位：℃，K 纯金属熔点固定不变； 合金熔点是将合金加热到最初微量液体出现 时的温度作为熔点。 易熔金属熔点低于700℃，如锡、铅。 难熔金属熔点高于700℃，如钨、钼。
三、热膨胀性
热膨胀性是指固态金属在温度变化时热胀冷 缩的能力，在工程上常用线膨胀系数来表示， 符号为α1，单位为1/℃ 物理意义：温度从T0到T1每升高1度时物体单 位长度的变化率。 线膨胀系数大，引发的焊接应力与变形就大
凝固：物质由液态冷却转变为固态的过程 结晶:如果凝固的固态物质是原子（或分子）作有规则排列 的晶体，则这种凝固又称为结晶。
液体
晶体
结晶潜热
结晶过程实际上是原子由一个高能量级向一 个较低能量级转变的过程，所以结晶过程中 会放出一定的热量，称为结晶潜热。 结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的 热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。 冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时 间段中温度是恒定的
第五节 合金的晶体结构与结晶
纯金属虽然具有好的导电性、导热性，在工 业中获得了一定的应用，但力学性能较低， 价格较高，且种类有限；合金具有很多优于 纯金属的特性：较高的强度、硬度、耐磨性， 优异的物理和化学性能。种类繁多，并且容 易冶炼，价格便宜。 工业生产上应用的金属材料大都是合金，尤 其是铁碳合金。
二、固态合金的相结构
固态合金中的相，按其组元原子的存在方式可分为固溶体和 金属间化合物两大基本类型 一）固溶体 1 定义：一种由基体金属在固态下溶有其它元素的原子而组 成的相，叫固溶体，固溶体仍保持溶剂金属的晶格类型。溶 剂、溶质 2 分类： 根据固溶体中合金组元的溶解度不同，可分为有限固溶体和 无限固溶体 根据固溶体晶格中溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同， 分为置换固溶体和间隙固溶体。
（1）置换式固溶体
溶质原子代替部分溶剂原子 占据晶格中的节点位置而形 成的固溶体
a 置换式固溶体示意图 形成置换固溶体的条件：两组元化学性质相近； 原子半径差别较小
b
（2）间隙式固溶体
溶质原子插入溶剂晶格的间隙而形成的固溶体。 形成条件：r溶质/r溶剂＜0.59；间隙式固溶体都是有限固溶体
碳溶于γ-Fe的间隙式固溶体
圆形拉伸试样
拉 伸 试 验
低碳钢力-伸长曲线图(ss、 sb 、 d、 y )
F Fe Fb Fs
强化阶段 屈服阶段 颈缩阶段
Fp
线弹性阶段
O
Dl
屈服点： Fs ss A0 抗拉强度： Fb sb A0
l1 l 0 伸长率： d 100% l0
A0 A1 断面 y 100% 收缩率： A0
四、导热性
导热性是指在物体内部或互相接触的物体之 间存在温度差时，热量从高温到低温的移动 能力，用热导率λ表示。单位为W/(m. ℃) 或 W/(m. K)
五、导电性
导电性：金属传导电流的能力。常用导电率 表示，符号为γ，单位为s/m 金属导电能力大小的顺序与热导率基本相同
第三节 金属的晶体结构
课堂练习
1、合金是指由两种或两种以上的（ ）或 （ ）经过熔炼、烧结或其他方法行成的 具有金属特性的物质。 2、根据构成合金各组元之间相互作用的不同， 固态合金的相结构可分为（ ）和（ ）两 大类。 3、名词解释：相；组织
第六节 铁碳合金相图
教学目的与要求
掌握Fe-C合金的基本相、组织以及它们的性能特点。 掌握Fe-Fe3C相图特征点、线的含义及区域组织分析。 熟悉典型铁碳合金结晶过程及Fe- Fe3C相图的应用
3、晶面、晶向和晶格常数 α=β=γ=90°
三、常见的金属晶体结构类型 1. 体心立方晶格
属于体心立方晶格类型的金属有α-铁（ 912℃以下的纯铁）、 铬、钼、钨、钒。较高的强度和较好的塑性。
2. 面心立方晶格
属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe（1394－912℃ 的纯铁）、铜、铝、镍等。很好的塑性。
Biblioteka Baidu
复习提问
1 组元 组成合金最基本而独立的物质。 2 相：
合金中具有相同的化学成分和结晶结构的均匀部分。
3 组织：
金属或合金中不同形状、大小、数量、和分布的“相”的综 合体。 4 固溶体 由基本金属在固态下溶有其它元素原子而组成的相。固溶 体仍保持溶剂金属的晶格类型 5 金属间化物： 金属间化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属 特性的一种新相。
一、合金的基本概念
1、合金：合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与 非金属元素经过熔炼、烧结或其他方法行成的具有金属特性 的物质。 2、组元：组成合金的最基本而独立的物质称为组元，简称 元。——元素或化合物； 3、合金系：给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分 的合金，构成一个合金系。 4、相：相是指在合金中具有相同的化学成分、结晶结构的 均匀部分。 5、组织：泛指用金相观察方法看到的金属或合金中不同形 状、大小、数量和分布的一种或多种“相”构成的综合体。 合金的性能决定于组织，而组织又取决于合金中各个相的成 分、类型和性质。
沉淀强化（弥散强化）：细小的金属间化合物从过饱和的固溶体 中析出而沉淀在固溶体基体上所产生的强化
三 合金的结晶特点
与纯金属相似：也是在过冷条件下，经过形核与晶 核长大两个过程。 不同： （1）合金的结晶过程是在一定的温度范围内进行； （2）结晶的固态金属与液态金属成分不同，且两者 的成分都随温度而改变，最后通过原子扩散而达到 均匀化。 （3）合金结晶后是双相或多相组织
形成固溶体时由于晶格畸变（晶格歪扭）使
合金强度和硬度升高的现象-固溶强化
固溶体晶格畸变示意图
固溶强化是提高金属强度的重要途径之一
二）金属间化合物
金属间化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属 特性的一种新相。晶体结构复杂，熔点、硬度高，脆性大。
图1-28 金属间化合物晶格示意图 a)VC的间隙相结构 b)Fe3C的斜方晶格结构
第一章金属学基础
§1.1 金属的力学性能 §1.2 金属的物理性能 §1.3 金属的晶体结构 §1.4 金属的结晶 §1.5 合金的结构与结晶 §1.6 铁碳合金相图 §1.7 金属受力时结构和性能的变化
第一节金属的力学性能
通常机械零件或工程结构在工作中都要受 到外力的作用，金属在外力作用下所表现 的性能叫做力学性能。 常用力学性能指标有硬度、强度、塑性和 韧性等。 一、硬度 硬度是表示固体材料表面抵抗局部变形， 特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是 衡量金属软硬的力学性能指标。
二、晶体缺陷
1、点缺陷
点缺陷的存在使金属能够比较容易的发 生扩散现象
2. 线缺陷-位错
位错的存在使金属能够比较容易发生塑性变形。
3. 面缺陷
面缺陷的存在使金属的强度提高
五、金属的同素异构转变
定义：某些金属在不同的温度（或压力下） 具有不同的晶体结构的现象，称为同素异构 转变或同素异晶性。 纯铁的同素异构转变过程：
常用测定硬度的方法 1.布氏硬度 230HBS10/3000/30 2.洛氏硬度 50HRC 3.维氏硬度 480HV
显微硬度计
二、强度和塑性
1.强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗永久变形 和断裂的能力。 材料的强度指标：σs(σ0.2) ;σb 试验方法为拉伸试验法
晶核长大规律
2两种长大方式 —— 平面生长 与 树枝状生长
树枝 状生 长 平面生长：晶体界 面始终保持规则的 外形
树枝状晶体生长示意图
四、晶粒大小及控制
金属晶粒尺寸的大小对金属的力学性能 影响很大。在室温下，细晶粒的金属具 有较高的强度和韧性（细晶强化）。 细化晶粒的方法：控制形核率与晶粒长大 速度之间的关系 （1）增大液体金属的过冷度 （2）变质处理 （3）附加振动
晶体的特点是： ①原子在三维空间呈有规则地周期性重复排列。 ②具有一定的熔点，绝大多数固体金属属于晶体： 如铁的熔点为1538℃，铜的熔点为1083℃。 ③晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶 体具有各向异性。
§1-3 金属的晶体结构 非晶体的特点是：
①原子在三维空间呈不规则的排列。 ②没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最 终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青 等。 ③各个方向上的原子密集程度大致相同，即具有各 向同性。
二、晶格与晶胞
1、晶格 将每个原子视为一个几何质点，并用一些假想的几何线条将 各质点连接起来，便形成一个空间几何格架。这种抽象的用
于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架称为晶格。
2、晶胞 由于晶体中原子作周期性规则排列，因此可以在晶格内取 一个能代表晶格特征的，且由最少数原子排列成的最小结构 单元来表示晶格，称为晶胞。
一 . 纯 金 属 的 结 晶 条 件
T
T0 Tn
纯金属结晶的条 件就是应当有一 定的过冷度
过冷度
DT= T0 - Tn }DT
理论结晶温度 实际结晶温度
纯金属的冷却曲线
t
纯金属的结晶是在一定的温度下进行的
冷却速度越大，则过冷度越大。
二.金属的结晶过程 形核和晶核长大的过程 液态金属 形核
晶核长大
（3）振动结晶
——机械振动、超声振动，或电 磁搅拌等。 振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数 增加，晶粒细化。
五 铸锭的结晶结构
表面细晶粒层 中间柱状晶粒层
中心等轴晶粒层
课堂练习 名词解释：过冷度，自发形核，非自发形 核 变质处理 2、冷却速度越大，则过冷度（ ）。 3、 细化晶粒的方法有那些？
冷却速度对金属晶粒度的影响
提高冷却速度可有效地提高过冷度，增加形核率
铸造生产中的具体措施：降低浇注温度、使用金属铸型或水冷
（2）变质处理 在液体金属中加入变质剂(孕育剂)，以细 化晶粒和改善组织的工艺措施。
变质剂的作用：作为非均质形 核的核心，或阻碍晶粒长大。
变质处理（孕育处理）：
加入人 工晶核 晶粒 细化
完全结晶
晶核不断地形成及长大，直到液态金属已全部耗尽， 结晶过程也就完成了
三、晶核形成与晶粒长大
1 两种形核方式
均质形核 在均匀的液体金属内部，由少量能量较高的 液态原子聚集形成结晶核心的过程。形核所 需过冷度很大。 非均质形核 —— 晶核依附于容器表面或 外来杂质上生成的形核过程。形核所需的 过冷度小。
2.塑性 塑性是金属在外力作用下，断裂前发生不可 逆永久变形的能力。 试验方法为拉伸试验 金属材料的塑性指标：δ；ψ
三、韧性
又称韧度，是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。 韧性通常通过摆锤式一次冲击试验测定。Ak;αk 韧性材料:断裂前发生明显塑性变形的材料；脆性材 料：断裂前断口不发生明显塑性变形的材料 对同一材料，随试验温度降低，韧性断裂可以转变 为脆性断裂，即材料由韧性材料变为脆性材料，这 种现象称为韧脆性转移。韧脆转移的温度称为韧脆 转变温度（金属材料的最低工作温度）。
摆锤式一次冲击试验机
课堂练习
1.常用的力学性能指标有哪些，各是怎样 定义的？ 2.测硬度的方法有哪些？ 3.材料的强度及塑性指标有哪些？
第二节 金属的物理性能
一、密度 定义：单位体积物质的质量。用符号ρ表示，单位 为g/cm3 或kg/m3 。 计算公式为ρ=m/V m-物质的质量（g，kg）； V-物质的体积（cm3 ，m3 ）。 重金属ρ＞5g/cm3，铁、铜、铅。 轻金属ρ＜5g/cm3，如铝、镁、钛。
3. 密排六方晶格
铍、镁、锌、镉等。
四、金属的实际晶体结构与晶体缺陷
① 单晶体与多晶体
单晶体：晶体内部原子排列得非常整齐，晶格位向 完全一致，且无任何缺陷存在。 多晶体：由许多位向不同的晶粒组成，且其内部还 存在着多种晶体缺陷。 ② 金属的晶体缺陷
Ⅰ、点缺陷 ：空位和间隙原子 Ⅱ、线缺陷 ：位错 Ⅲ、面缺陷：晶界和亚晶界
α-Fe（体心 ）912℃ γ-Fe（面心） 1394 ℃ δ-Fe（体心 ）
课堂练习
1、常见的金属晶体结构类型有哪些?画出其 晶胞图，并举例。 2、金属的晶体缺陷有那些？ 3、名词解释：晶格；晶胞；同素异构转变 4、纯铁的同素异构转变过程？
第四节
金属的结晶
凝固与结晶 一、纯金属的结晶条件 二、金属的结晶过程 三、晶核形成与晶粒长大 四、晶粒大小及控制 五、铸件组织结构 小结
二、熔点
定义：指金属由固态熔化为液态的温度。单 位：℃，K 纯金属熔点固定不变； 合金熔点是将合金加热到最初微量液体出现 时的温度作为熔点。 易熔金属熔点低于700℃，如锡、铅。 难熔金属熔点高于700℃，如钨、钼。
三、热膨胀性
热膨胀性是指固态金属在温度变化时热胀冷 缩的能力，在工程上常用线膨胀系数来表示， 符号为α1，单位为1/℃ 物理意义：温度从T0到T1每升高1度时物体单 位长度的变化率。 线膨胀系数大，引发的焊接应力与变形就大
凝固：物质由液态冷却转变为固态的过程 结晶:如果凝固的固态物质是原子（或分子）作有规则排列 的晶体，则这种凝固又称为结晶。
液体
晶体
结晶潜热
结晶过程实际上是原子由一个高能量级向一 个较低能量级转变的过程，所以结晶过程中 会放出一定的热量，称为结晶潜热。 结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的 热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。 冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时 间段中温度是恒定的
第五节 合金的晶体结构与结晶
纯金属虽然具有好的导电性、导热性，在工 业中获得了一定的应用，但力学性能较低， 价格较高，且种类有限；合金具有很多优于 纯金属的特性：较高的强度、硬度、耐磨性， 优异的物理和化学性能。种类繁多，并且容 易冶炼，价格便宜。 工业生产上应用的金属材料大都是合金，尤 其是铁碳合金。
二、固态合金的相结构
固态合金中的相，按其组元原子的存在方式可分为固溶体和 金属间化合物两大基本类型 一）固溶体 1 定义：一种由基体金属在固态下溶有其它元素的原子而组 成的相，叫固溶体，固溶体仍保持溶剂金属的晶格类型。溶 剂、溶质 2 分类： 根据固溶体中合金组元的溶解度不同，可分为有限固溶体和 无限固溶体 根据固溶体晶格中溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同， 分为置换固溶体和间隙固溶体。
（1）置换式固溶体
溶质原子代替部分溶剂原子 占据晶格中的节点位置而形 成的固溶体
a 置换式固溶体示意图 形成置换固溶体的条件：两组元化学性质相近； 原子半径差别较小
b
（2）间隙式固溶体
溶质原子插入溶剂晶格的间隙而形成的固溶体。 形成条件：r溶质/r溶剂＜0.59；间隙式固溶体都是有限固溶体
碳溶于γ-Fe的间隙式固溶体
圆形拉伸试样
拉 伸 试 验
低碳钢力-伸长曲线图(ss、 sb 、 d、 y )
F Fe Fb Fs
强化阶段 屈服阶段 颈缩阶段
Fp
线弹性阶段
O
Dl
屈服点： Fs ss A0 抗拉强度： Fb sb A0
l1 l 0 伸长率： d 100% l0
A0 A1 断面 y 100% 收缩率： A0
四、导热性
导热性是指在物体内部或互相接触的物体之 间存在温度差时，热量从高温到低温的移动 能力，用热导率λ表示。单位为W/(m. ℃) 或 W/(m. K)
五、导电性
导电性：金属传导电流的能力。常用导电率 表示，符号为γ，单位为s/m 金属导电能力大小的顺序与热导率基本相同
第三节 金属的晶体结构
课堂练习
1、合金是指由两种或两种以上的（ ）或 （ ）经过熔炼、烧结或其他方法行成的 具有金属特性的物质。 2、根据构成合金各组元之间相互作用的不同， 固态合金的相结构可分为（ ）和（ ）两 大类。 3、名词解释：相；组织
第六节 铁碳合金相图
教学目的与要求
掌握Fe-C合金的基本相、组织以及它们的性能特点。 掌握Fe-Fe3C相图特征点、线的含义及区域组织分析。 熟悉典型铁碳合金结晶过程及Fe- Fe3C相图的应用
3、晶面、晶向和晶格常数 α=β=γ=90°
三、常见的金属晶体结构类型 1. 体心立方晶格
属于体心立方晶格类型的金属有α-铁（ 912℃以下的纯铁）、 铬、钼、钨、钒。较高的强度和较好的塑性。
2. 面心立方晶格
属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe（1394－912℃ 的纯铁）、铜、铝、镍等。很好的塑性。
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复习提问
1 组元 组成合金最基本而独立的物质。 2 相：
合金中具有相同的化学成分和结晶结构的均匀部分。
3 组织：
金属或合金中不同形状、大小、数量、和分布的“相”的综 合体。 4 固溶体 由基本金属在固态下溶有其它元素原子而组成的相。固溶 体仍保持溶剂金属的晶格类型 5 金属间化物： 金属间化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属 特性的一种新相。
一、合金的基本概念
1、合金：合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与 非金属元素经过熔炼、烧结或其他方法行成的具有金属特性 的物质。 2、组元：组成合金的最基本而独立的物质称为组元，简称 元。——元素或化合物； 3、合金系：给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分 的合金，构成一个合金系。 4、相：相是指在合金中具有相同的化学成分、结晶结构的 均匀部分。 5、组织：泛指用金相观察方法看到的金属或合金中不同形 状、大小、数量和分布的一种或多种“相”构成的综合体。 合金的性能决定于组织，而组织又取决于合金中各个相的成 分、类型和性质。
沉淀强化（弥散强化）：细小的金属间化合物从过饱和的固溶体 中析出而沉淀在固溶体基体上所产生的强化
三 合金的结晶特点
与纯金属相似：也是在过冷条件下，经过形核与晶 核长大两个过程。 不同： （1）合金的结晶过程是在一定的温度范围内进行； （2）结晶的固态金属与液态金属成分不同，且两者 的成分都随温度而改变，最后通过原子扩散而达到 均匀化。 （3）合金结晶后是双相或多相组织
形成固溶体时由于晶格畸变（晶格歪扭）使
合金强度和硬度升高的现象-固溶强化
固溶体晶格畸变示意图
固溶强化是提高金属强度的重要途径之一
二）金属间化合物
金属间化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属 特性的一种新相。晶体结构复杂，熔点、硬度高，脆性大。
图1-28 金属间化合物晶格示意图 a)VC的间隙相结构 b)Fe3C的斜方晶格结构
第一章金属学基础
§1.1 金属的力学性能 §1.2 金属的物理性能 §1.3 金属的晶体结构 §1.4 金属的结晶 §1.5 合金的结构与结晶 §1.6 铁碳合金相图 §1.7 金属受力时结构和性能的变化
第一节金属的力学性能
通常机械零件或工程结构在工作中都要受 到外力的作用，金属在外力作用下所表现 的性能叫做力学性能。 常用力学性能指标有硬度、强度、塑性和 韧性等。 一、硬度 硬度是表示固体材料表面抵抗局部变形， 特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是 衡量金属软硬的力学性能指标。
二、晶体缺陷
1、点缺陷
点缺陷的存在使金属能够比较容易的发 生扩散现象
2. 线缺陷-位错
位错的存在使金属能够比较容易发生塑性变形。
3. 面缺陷
面缺陷的存在使金属的强度提高
五、金属的同素异构转变
定义：某些金属在不同的温度（或压力下） 具有不同的晶体结构的现象，称为同素异构 转变或同素异晶性。 纯铁的同素异构转变过程：
常用测定硬度的方法 1.布氏硬度 230HBS10/3000/30 2.洛氏硬度 50HRC 3.维氏硬度 480HV
显微硬度计
二、强度和塑性
1.强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗永久变形 和断裂的能力。 材料的强度指标：σs(σ0.2) ;σb 试验方法为拉伸试验法
晶核长大规律
2两种长大方式 —— 平面生长 与 树枝状生长
树枝 状生 长 平面生长：晶体界 面始终保持规则的 外形
树枝状晶体生长示意图
四、晶粒大小及控制
金属晶粒尺寸的大小对金属的力学性能 影响很大。在室温下，细晶粒的金属具 有较高的强度和韧性（细晶强化）。 细化晶粒的方法：控制形核率与晶粒长大 速度之间的关系 （1）增大液体金属的过冷度 （2）变质处理 （3）附加振动