金属材料与热处理 电子课件模块二.ppt

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1、模块二金属的晶体结构重点及难点1.了解金属晶格常数及其他参数；2.熟悉金属常见的晶格结构；3.熟悉常见的晶格缺陷，理解晶格缺陷对材料性能的影响；4.熟悉相和组织的定义；5.熟悉常见的相结构，初步理解其性能。课题一金属的晶体结构1.晶体的术语1）晶体与非晶体原子排列的规律性有规律——晶体无规律、混乱——非晶体晶体与非晶体可相互转化晶体在加热道融化状态急剧快速冷却得到非晶体——金属玻璃非晶体在高温下长时间加热得到晶体——微晶玻璃2）晶格3）晶胞原子堆垛模型晶格晶胞4）晶格常数a、b、c，α、β、γ最常见的金属晶格常数为:a=b=cα=β=γ=90º七大晶系的晶体学

2、特征按照晶胞的大小和形状的特点，也就是按照6个点阵（晶格）常数之间的关系和特点，可以将各种晶体归于如图所示的7种晶系，准确地说，晶系是根据它的对称性来划分的。金属一般具有立方和六方晶格2.常见的晶体结构（理想的晶体结构）1）体心立方晶胞（bcc：Body-CenteredCubic）α-Fe2）面心立方晶胞（fcc：Face-CenteredCubic）γ-Fe3）密排六方晶胞（hcp：HexagonalClose-packed）体心立方晶胞面心立方晶胞密排六方晶胞常见晶体结构的其它参数（配位数CoodinativeNumber(CN)、原子个数、原子半径、晶

3、胞体积、致密度EfficiencyOfSpaceFilling）相同质量的铁由α-Fe转变为γ-Fe时，体积缩小。3.晶面指数和晶向指数的表示1）晶面—晶体学中，通过晶体中原子中心的平面称晶面。晶向—晶体学中，通过晶体中原子中心的直线为原子列，其所代表的方向叫晶向晶面和晶向可分别用晶面指数和晶向指数来表达。2）晶面和晶向的表示方法①立方晶系的晶面表示方法A.建立坐标系（坐标原点不能在选在要标定的面上）；B.求标定面在坐标轴上的截距；C.求截距的倒数，化为最简整数举例：（100）、（110）等晶面族：原子排列完全相同，但在空间位向不同如：｛111｝、｛100｝晶

4、面指数所代表的不仅是某一晶面，而且代表着一组相互平行的晶面。晶面指数的确定②立方晶系的晶向表示方法A.建立坐标系；B.求标定晶向在坐标轴上的截距；C.化为最简整数举例：[111]、[100]等。晶向族：原子排列完全相同，但在空间位向不同。如<100>试用前面讲的方法来确定右图中的晶向指数。3）立方晶系中如一个晶面指数和一个晶向指数数值和符号相同时则该晶面和该晶向互相垂直。如：（111）⊥[111]4）密排面和密排方向体心立方晶格中｛110｝为密排面，<111>为密排方向。面心立方晶格中｛111｝为密排面，<110>为密排方向。晶面间距最大的面总是阵点原子最密排

5、的晶面。将在“塑性变形”的内容中有用。4.金属的实际晶体结构（缺陷）空位置换原子间隙原子多晶体晶界亚晶界1）点缺陷：几何尺寸在三个方向上都比较小。2）线缺陷：几何尺寸在一个方向较大，另两个相对小。3）面缺陷：几何尺寸在两个方向较大，另一个相对小。5.晶体缺陷对性能的影响1）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。2）线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高，位错密度越大，金属强度也会提高。3）面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，金属塑变的能力越大，塑性越好。总之，随着三种晶体缺陷量的增加，材料的强

6、度硬度增加。随着点、线缺陷量的增加，材料的塑性韧性下降，而随着面缺陷量的增加，塑性和韧性反而提高。(1)合金合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。(2)组元组成合金的基本元素。(3)合金系由相同组元但其比例不同的合金组成。(4)相：成分均匀、结构相同。(5)组织：显微镜下观察，具有某种形态特征的组成部分。1.合金的术语（基本概念）课题二合金的相结构2.合金的相结构1)固溶体(1)定义：由两种组元相互溶解后所组成的新的物质仍然保持其中某一组元的晶体结构。(2)分类间隙固溶体：A组元溶入B组元的的间隙中。只能形成有限固溶体。例如：

7、C溶入α-Fe或γ-Fe所形成的铁素体、奥氏体。置换固溶体：A组元的原子取代了B组元的原子。当A、B两个组元的原子直径相差不大时，晶体结构相同，两个组元可以以任何比例溶解，可形成无限固溶体，反之则为有限固溶体。置换固溶体和间隙固溶体的区别溶质原子的溶入晶格畸变合金的强度、硬度升高它是强化金属材料的重要途径之一固溶强化强化手段之二（3）固溶体的性能例如：Fe和C所形成的化合物Fe3C，就是一种典型的金属化合物。间隙化合物金属化合物正常价化合物:电子化合物:间隙相具有复杂结构的间隙化合物2)金属化合物（1）定义：A、B两组元相互溶解后所形成的新的物质既不是A组元的

8、结构，也不是B组元的结构，而是自身的一