机械专业工程材料学资料

注意：1、这里所谓的晶面指数并非仅指一个晶格 中的某一个晶面，而是泛指该晶格中所有那些与其 相平行的位向相同的晶面。
2、在同一晶格中，有些晶面虽然在空间位 向上不同，但其原子排列情况完全相同，将这些晶 面列为同一晶面族，用{hkl}表示，（晶面在空间 位向上不同但其原子排列情况完全相同表现在指数 上是数字不变，而对这些数字进行排列组合）
三种典型金属晶格的各种数据见书 P7表1-1
表1－1 三种典型金属晶格的数据
晶格类 型
bcc
fcc
hcp
原子数
2 4 6
原子半径 配位数
3a 8
4
2 a 12
4
1a
12
2
致密度
0.68 0.74 0.74
4、晶向指数与晶面指数：
4.1 定义： 晶向：在晶体的晶格中穿过两个以上原子中心的方向
（直）线。 晶面：在晶体的晶格中通过原子中心所构成的平面。 晶面、晶向指数：表示各种晶面和晶向位向的统一符
构间的变化规律； • ②二个图形：相图、Ｃ曲线 ； • ③五大转变：珠光体转变、奥氏体转变、
贝氏体转变、马氏体转变、回火转变； • ④四把大火：正火、退火、淬火、回火； • ⑤八大钢种：渗碳钢、调质钢、轴承钢、
刃具钢、模具钢、量具钢、特殊性能钢。
3、学习方法： ①课堂上的内容应当堂消化
②温故而知新
工程材料学
绪论
1、工程材料及其发展概况： •工程材料：与工程有关的材料，包括：金属材料、 高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。 •发展史： 2、学习内容： 本书中将介绍：金属学、热处理原理与工艺、金 属材料三部分的内容； •金属学：介绍《晶体结构与结晶》、《二元合金 相图》、《铁－碳合金相图》、《金属的塑性变 形和再结晶》。
1.4晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映原子 排列规律的最小几何单元。
晶格常数：晶胞的棱边长度a、b、c ，单位为埃 （Å）；以及轴间夹角α、β、γ。 例如：a=b=c，而α=β=γ=90°就是简单立方 晶胞。
晶胞
晶格常数 a，b，c
2 、金属的特性
2.1 外观 特征：金属光泽和不透明性 2.2 正的电阻温度系数 2.3 良好的机械性能、良好的导电性、导热性
3.3 密排六方晶胞（hcp） 书P7图1-5
3.3.1 原子分布：六方体的12个顶点各有一个原子，上下 底面的面中心各有一个原子，晶胞内还有3个原子。
3.3.2 原子个数： 1121236 62
3.3.3 晶格常数：底边棱长a；两底面间的高度c。 3.3.4 原子半径与致密度与配位数：r=a/2 ， K=0.74，N=12。
号，以表示它们在晶体中的方位和方向。
4.2 晶面指数
确定步骤如下： ⑴ 设坐标轴 ：以晶胞的三条棱边为坐标轴x、y、 z，坐标轴的原点应在待定晶面之外。 ⑵ 求截距：以晶格常数a、b、c为度量单位，求 出晶面在各轴上的截距。 ⑶ 求倒数：将各截距值求倒数。 ⑷ 化整数： 将前面的三个倒数化为最小简单整 数，并放在圆括号内。一般表示为（hkl），如 果截距为负值，则在相应的指数上加负号，例如 （ћkl）。
r=
3 4 a。
致密度：晶胞中所含的原子所占的体积与该晶
胞的体积之比，用K表示。
k=n Va /Vc
bcc的k=0.68 （n=2;v=4/3Лr3;V=a3
配位数：晶格中与任一原子最近邻、且等距的
原子数目，用N表示。而bcc的N=8。
3.1.5晶格常数： a=b=c；
===90
3.2 、面心立方晶胞（Face Centered Cubic） （英文简称fcc）
4、学习特点： ①概念性强； ②连贯性强； ③实践性强； ④抽象性强； 参考书：《金属材料及热处理》 史美堂主编、《 工程材
料学》 燕来生主编、《金属学与热处理 》崔忠圻主编
教材： ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工程材料》 陈积伟 机械工业出版社；
第一章 金属材料的结构与性能 特点
• 第一节 纯金属的晶体结构
• 1、晶体的概念：
3.2.1 原子分布：8个顶点各有一个原子，立方体的每个 面的中心还各有一个原子。书P6图1-4
3.2.2 原子个数： 18164 82
3.2.3 晶格常数：a=b=c； α=β=γ=90° 3.2.4 原子半径：在每个面的对角线上原子是紧密接触的，
r= a 2 4
3.2.5 致密度与配位数：K=0.74 ；N=12。
•热处理原理与工艺： 热处理：将金属在固态下加热到预定温度、 并在该温度下保温一段时间，然后以一定的 速度冷却下来的热加工工艺。
本书中将介绍有关热处理原理与工艺的一些 知识（《钢的热处理》）。
•金属材料：研究合金钢的成分、组织、性能、 特点等（《合金钢》）。
• 学习重点： • ①一个中心：金属及合金的成分、组织结
• 1.1晶体：内部的原子呈一定规律重复排列着的固态物质。 书P2图1-1；例如：钻石、冰等。
晶体 金刚石、1Na.2Cl晶、体冰的等特。性：有液一体定的熔点非；晶各向体异：性蜂蜡、玻璃 等。
温 度
非晶体
晶体 时间
晶体和非晶体的 熔化曲线
1.3空间点阵：用以表示晶体中原子（离子或分子）排 列形式的空间格子，也叫晶格。（在这里将晶体的实际 质点忽略而抽象为纯粹的几何点，称为阵点或结点，用 许多平行的直线将这些阵点连接所构成的三维空间格架）
4.3 晶向指数：用来表示晶向在晶体中的原子排列 情况及位向的符号。
确定步骤： ⑴ 设坐标轴：以晶胞的三个棱边为坐标轴x、y、z。
⑵ 引平行线：过原点引一条有向直线平行于待定晶向
⑶求坐标值：以晶格常数为度量单位，在该方向上求出 最近原子的坐标值。
⑷化整数 ：将三个坐标值化为最小简单整数，放入方括 号内，一般用[uvw]表示。
3、金属晶体中常见的三种晶格类型：
3.1 体心立方晶胞（Body Centered Cubic) （简称bcc）书P4图1-3 3.1.1 原子分布：8个顶点各有一个原子， 在体心处还有一个原子。 3.1.2 原子个数：18 1 2
8
3.1.3 原子半径：原子半径 3.1.4 致密度与配位数：
❖ 注意：
①所有互相平行，方向一致的晶向具有相同的晶 向指数。
②当晶向指数某一坐标为负方向时，则该坐标值 为负值，
③同一直线有相反的两个晶向，其晶向指数的数 字相同，但符号相反。