绪论金属的晶体结构(I)

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1、金属学与热处理学习重点：①一个中心：金属及合金的成分、组织结构间的变化规律；②二个图形：相图、Ｃ曲线；③五大转变：奥氏体转变、珠光体转变、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。第一章　金属的晶体结构第一节　　金属1、金属的特点：外观特征：金属光泽和不透明性；正的电阻温度系数；良好的机械性能，良好的导电性、导热性；2、金属的原子结构：最外层电子只有1-2个，次外层不满。金属键：正离子沉浸在电子云中，依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用

2、而结合起来的方式叫做金属键；无方向性和饱和性。3、固态金属的特性：导电、导热、电阻、有光泽、不透明金属键1、离子键2、共价键3、金属键金属键的特点：无饱和性和方向性包括：正离子与周围自由电子之间的吸引力；正离子与正离子以及电子与电子之间的排斥力；吸引力与排斥力的代数和，如图从图中可知：当d=d0时，吸引力＝排斥力，结合力＝0，d0即相当于原子的平衡位置；当d＜d0时，排斥力＞吸引力，原子之间相互排斥，使Ｂ原子回到d0位置；当d＞d0时，吸引力＞排斥力，原子之间相互吸引，使Ｂ原子回到d0位置；原子间最大结合力不在平衡位置，而在dc位置，此最大

3、结合力对应着金属的理论抗拉强度。4、结合力结合能：吸引能与排斥能的代数和，如图从图中可知；当d=d0时，其结合能最低，故任何对平衡位置的偏离，都使原子的势能增加，从而使之恢复到平衡位置；EAB：原子间的结合能或键能；推广出固态金属中的原子趋于规则排列的原因；5、结合能：第二节　金属的晶体结构1、晶体与非晶体：晶体：内部的原子在三维空间按一定的规律周期性的重复排列着；例如：钻石、冰、食盐、各种金属构件等；非晶体：内部的原子是散乱分布着，至多有些局部的短程规则排列；例如：玻璃、棉花、松香等；2、晶体的性能特点：晶体具有一定的熔点；晶体具有各向异

4、性；晶体一般具有特定的几何形状；相互转换。3、晶体学概念简介：空间点阵：描绘晶体中原子（离子或分子）排列规律的空间格架，也叫晶格。如图晶胞：从晶格中选取的能够完全反映原子排列规律的最小几何单元。晶胞的点阵参数：坐标轴：Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴晶格常数：晶胞的棱边长度以ａ、ｂ、ｃ表示；轴间夹角：晶胞棱边夹角分别以α、β、γ表示；晶系：根据六大参数之间的关系，将晶体分为七大晶系，十四种布拉菲点阵，如书Ｐ6表1－1所示；最典型最常见的金属晶体结构有三种：体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构；这里将晶体的实际质点忽略而抽象为纯粹的几何点，称阵点或结点，

5、用许多平行直线将这些阵点连接，构成三维空间格架4、三种典型的金属晶体结构：1）体心立方晶格（bcc）：如图①原子分布：晶胞的八个顶点各有一个原子，在立方体的中心还有一个原子；②原子数：③晶格常数：a=b=c；α=β=γ=90°；④原子半径：在立方体的对角线方向上的原子是彼此紧密排列的；r=⑤致密度：用来描述晶胞中原子排列的紧密程度；为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。致密度：k=nv1/Vn：一个晶胞中实际包含的原子个数；v1：一个原子的体积（按球形计算）；V：晶胞的体积；举例：bcc的k=0.68（n=2；v1=4/

6、3r3；V=a3）；此值表明，在bcc中有68%的体积被原子所占据，其余为间隙。⑤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。举例：bcc的N=8。⑤具有bcc的金属有α-Fe、Cr、Mo、W、V等2）面心立方晶胞（fcc）：如图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。②原子个数：每个顶点上的原子同时属于8个晶胞所共有，而面中心的原子为相邻的2个晶胞所共有；原子个数为③晶格常数：a=b=c；α=β=γ=90°④原子半径：在每个面的对角线上原子是紧密接触的；r=⑤致密度与配位数：K=nv1/V＝

7、0.74，N=12如图⑤具有fcc的金属有：γ-Fe、Al、Cu、Ni、Ag等。3）密排六方晶格（hcp）如图①原子分布：六方体12个顶点各有一个原子，上下底面面中心各有一个原子，晶胞内3个原子。②原子个数：③原子半径：r=a/2④致密度与配位数：K=nv1/V＝0.74，N=12。⑤晶格常数：底边棱长a、两底面间的高度c，c/a叫做轴比⑤具有hcp的金属：Be、Mg、Zn等5、晶体中的原子堆垛方式：1）问题：为何fcc和hcp的晶体结构不同，但却具有相同的配位数和致密度？原因：由晶体中原子的堆垛方式决定。由图1－10看出：①图a)为一个平

8、面上原子最密排的情况，此面为最密排面，对hcp结构，最密排面是其底面；对于fcc结构，最密排面是面对角线所构成的平面；②将密排面的原子中心连结成六边形网格，它又可分为六个等边三角