机械工程材料 第三版第2 章成chapter1.1.2.ppt

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1、第2章工程材料的组织结构2.12.22.3纯金属的晶体结构与结晶非金属材料的结构简介合金的晶体结构与结晶1学习目的:通过本章的学习，了解常用材料的组织结构，理解和掌握铁碳合金相图的内容与应用本章重点内容:1.金属的结晶条件、规律及控制2.铁碳合金的基本组织3.铁碳合金相图的内容、意义与应用22.1.12.1纯金属的晶体结构与结晶非晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间无规则排列的物体。如松香、石蜡、玻璃等第2章金属的晶体结构纯金属的晶体结构与结晶2.13特点：晶体——①有熔点；②具有各向异性。如：食盐，冰，金刚石，金属等。非晶体——①无熔点；②各向同性。如：玻

2、璃，松香，沥青等。晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则的周期性排列的物体。如金刚石、水晶、金属等晶格：表示晶体中原子排列形成的空间格子。。abc晶胞示意图原子晶格常数——a,b,ca=b=c且互垂直表示晶胞几何形状大小晶体中的原子排列晶面结点形成的原因：各原子之间相互吸引力与排斥力相平衡结果。晶体结构—晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式.1.基本概念2.1.1金属的晶体结构第2章4晶胞：组成晶格最基本的几何单元特点：b较好。体心立方晶格特点：较好。面心立方晶格2常见的金属晶体结构（1）体心立方晶格有：钼（Mo）、钨、钒、铬、铌、α-Fe等（2）

3、面心立方晶格有：铝、铜、镍、金、银、γ-Fe等。2.1.1金属的晶体结构第2章5特点：硬度高、脆性大。abCa=b＜c(4).晶格致密度——原子排列的紧密程度。致密度=————原子体积晶胞体积结果：体心=0.68面心=0.74六方=0.74（3）密排六方晶格有：镁、镉（Cd）、锌、铍（Be）等。2.1.1金属的晶体结构第2章6如纯铁在912～1394℃时，其晶格类型是面心立方晶格，相对于912℃以下体心立方晶格的纯铁而言，外在的突出表现就是很软，体积大，且无磁性。（纯铁在770℃以下有磁性）2.1.2金属实际的晶体结构1.多晶体结构晶粒晶界位向各向同性2.1.2

4、实际金属的晶体结构7第2章晶粒晶界2.1.2实际金属的晶体结构2.晶体缺陷（1）点缺陷—三维尺度上都很小，不超过几个原子直径的缺陷。①空位①空位②间隙原子②间隙原子（2）线缺陷—二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷。①刃型位错②螺型位错①刃型位错（3）面缺陷—二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷。①晶界②亚晶界晶界8第2章线缺陷面缺陷点缺陷间隙原子晶格空位2.1.2实际金属的晶体结构9第2章现在来辨别一下※金属晶体缺陷的影响？点缺陷--造成局部晶格畸变,使金属的电阻率;屈服强度增加,密度发生变化。线缺陷--形成位错对金属的力学性能影响很大，位错极少时，金属强度很高，

5、位错密度越大，金属强度也会提高。面缺陷--晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，金属塑性变形的能力越大，塑性越好。2.1.2实际金属的晶体结构第2章102.1.3纯金属的结晶第2章11液态L→固态S     S可以是非晶体。一种原子排列状态过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变过程。一L→S晶态S→S晶态一次结晶二次结晶凝固结晶2.1.3纯金属的结晶To时间温度理论冷却曲线实际冷却曲线T1结晶平台(是由结晶潜热导致)1.金属结晶的基本规律（1）冷却曲线与过冷度液态金属在结晶时的温度——时间曲线★T0——理论结晶温度T1—实际结晶温度过冷度ΔT=T0—T1

6、———理论结晶温度和实际结晶温度之差。12过冷—液态金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象2.1.3纯金属的结晶第2章13只有当液体的过冷度达到一定的大小，结晶过程才能开始进行—过冷是金属结晶的必要条件。结论：冷却速度↗——△T↗或者说：△T↗——△F（结晶能量）↗——结晶驱动力↗——结晶倾向↗（2）结晶的一般过程2.1.3纯金属的结晶第2章14①.形核——自发形核非自发形核②.长大结晶过程2.1.3纯金属的结晶第2章15△T=200℃△T=20℃树枝状长大平面长大长大方式2.1.3纯金属的结晶第2章16金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶172

7、.1.3纯金属的结晶第2章18（1）晶粒度单位面积上的晶粒数目或晶粒的平均线长度（或直径）（2）晶粒大小对力学性能的影响晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好1.金属结晶后的晶粒大小FF结果：小鸡蛋不易碎，大鸡蛋容易碎举例：两组大小不同的鸡蛋受力情况2.1.3纯金属的结晶第2章19（4）晶粒大小的控制①提高过冷度②变质处理③振动、搅拌等（3）过冷度对形核一长大的影响过冷度ΔT提高，N提高、G提高过冷ΔT太高，N降低、G降低N＞G——晶粒细小2.2合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶20合金的相结构2.22.2.11.基本概念合金组元合金系相组织第2章

8、(1)合金由两种或两种以