工程材料与热处理

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2、晶体缺陷
在实际金属晶体中，存在原子不规则排列的局部 区域，这些区域称为晶体缺陷。
按缺陷的几何形态分为点缺陷、线缺陷和面缺陷 三种。
三种晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力增 大，从而提高材料的强度、硬度。
1）点缺陷：空位和间隙原子
晶格中某个原子脱离了 平衡位置，形成空结点，称 为空位；某个晶格间隙挤进 了原子，称为间隙原子。
3、合金系 合金系是指有相同组元，而成分比例不同的一系 列合金。
4、相 相是指在合金中，凡成分相同、晶体结构相同并有界 面与其它部分分开的均匀组成部分。
合金中的相结构
合金中常见的相有：液相、纯金属、固溶体和金属化合 物。
1、固溶体
溶质原子溶入金属溶剂中所组成的合金。 特点：其点阵结构仍保持溶剂金属的结构，只是由 于溶质原子的溶入引起晶格参数发生改变。 固溶强化由于各原子大小不一，化学性质也不尽相同， 无论组成置换固溶体还是间隙固溶体，都造成固溶体的 晶格扭曲。结果，固溶体的强度和硬度升高。
固体物质按其原子排列的特征，可分为晶体和 非晶体。
非晶体 原子作不规则的排列，如松香、玻璃、 沥青等。
晶体 原子则按一定次序作有规则的排列，如金 刚石、石墨及固态金属等。
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2．金属晶体的结构
晶体中原子在空间是按一定规律堆砌排列的。 晶格 为了便于表 明晶体内部原子排列的规 律，有必要把原子抽象化， 把每个原子看成一个点， 这个点代表原子的振动中 心。把这些点用直线连接 起来，便形成一个空间格 子，叫做晶格。
结点 晶格中每个点叫结点。
结点
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晶胞
晶胞 晶格的最小单元叫做晶胞，它 能代表整个晶格的原子排列规律。
晶格常数 晶胞中各棱边
的长度叫做晶格常数，其大小 用Å来度量（1 Å =10-8cm）。 晶格常数a=b=c，而 α=β=γ=90o的晶胞为简单立方 晶胞 。
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书名：工程材料与热处理 ISBN： 978-7-111-25734-9
作者：黄晓明 出版社：机械工业出版社
本书配有电子课件
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第二章
金属学及热处理基础
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2.1 金属的结构与结晶 一、金属晶体结构 1、晶体和非晶体
1、过冷度大：冷却速度愈大，过冷度愈大，晶 粒愈细。
2、变质处理：在实际生产中，有意向金属液中加入 某些物质（称为变质剂），使它在金属液中形成 大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细 小的铸造晶粒，这种处理方法称为变质处理。
3、振动：对正在结晶的金属施以机械振动、超声波 振动和电磁振动，均可使树枝晶尖端破碎而增加 新的核心，提高形核率，使晶粒细化。
空位与间隙原子周围的晶 格偏离了理想晶格，即发生 了“晶格畸变”。
点缺陷的存在，提高了材 料的硬度Байду номын сангаас强度。
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2）线缺陷：即位错
在晶体中，有一列 或若干列原子发生了有 规律的错排现象。最简 单的位错是刃型位错和 螺型位错。
位错对金属的性能 有着重要影响
3）面缺陷：晶界和亚晶界
3、密排六方晶格
原子。 b）每个密排六方晶胞中包含6个原子。
c）致密度0.74
属于这类晶格的金属有：α-Fe、Cr、V、W、Mo等。
属于这类晶格的金属有：γ-Fe、Al、Cu、Pb等。 属于这类晶格的金属有：Mg、Zn等。
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晶格致密度
三种晶格中原 子排列的紧密程度： 面心立方和密排六 方晶格致密度均为 0.74；体心立方晶 格的致密度为0.68。
三、二元合金相图
㈠、合金及其结构
1、合金 由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元 素组成的、具有金属特征的物质称为合金。
2、组元 组元是指组成合金的最基本的、能独立存在的物质。 根据组元数目的多少，可将合金分为二元合金、三元合 金等。
3、显微组织 在显微镜下观察到的组成相的种类、大小、 形态和分布称为显微组织，简称组织，因此相是组成组 织的基本物质。金属的组织对金属的机械性能有很大的 影响。
温度T
ΔT=T0—Tn
T0 Tn
时间t
2、结晶的过程 晶核的形成和长大过程
4、金属结晶后的晶粒大小
晶粒大小控制:
晶核数目: 多—细(晶核长得慢也细)
冷却速度: 快—细(因冷却速度受限,故 多加外来质点)
晶粒粗细对机械性能有很大影响,若 晶粒需细化,则从上述两方面入手.
细化晶粒的方法
一般来说，晶粒愈细，强度和硬度愈高，同 时塑性和韧性也愈好。
晶界是晶粒与 晶粒之间的界面， 另外，晶粒内部也 不是理想晶体，而 是由位向差很小的 称为嵌镶块的小块 所组成，称为亚晶 粒，亚晶粒的交界 称为亚晶界。
二、 金属的结晶 1、结晶 液态转变为固态的过程称为凝固。
液态金属的凝固过程就称为结晶。
2、冷却曲线与过冷度
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体心立方、面心立方、密排六方晶格 密度比较
3 金属的实际晶体结构
1、单晶体和多晶体
工业上使用的金属都是由许多小晶 体组成的多晶体，每个小晶体称为晶粒。
如果一整块金属仅由一个晶粒组成， 则称为单晶体。反之则为多晶体。
晶界：晶粒与晶粒之间的界面。 显微组织：在显微镜下观察到的晶 粒的大小、形态和分布。
金属的种类很多，而且它们的晶体结构并不完全 相同。工业上常用的金属除少数具有复杂的晶体结构 外，大多数具有简单的晶体结构，常见的有三种晶格 类型： ⑴体心立方结构; ⑵面心立方结构; ⑶密排六方结构
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最常见的晶格类型
a）原子分布在立方晶体的各个结点及中心。
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