1-钢的性能与结构.ppt

体心立方晶格： 基本晶胞：2个原子，9个结点，致密度0.68 常见金属：?-Fe、Li、Na、K、V、Mo、W等 1.4 晶体结构 面心立方晶格: 基本晶胞：4个原子，14个结点，致密度0.74。 常见金属：γ-Fe、Pb、Ni、Ag、Au、Cu、Al等 1.4 晶体结构 密排六方晶格： 基本晶胞：6个原子，17个结点，致密度0.74。 常见金属：Be、Mg、Zn、Cd等 1.4 晶体结构 纯铁组织 晶粒示意图 单晶体：其内部晶格方位完全一致的晶体。 多晶体：实际金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成。 晶粒：多晶体中的小单晶体。 晶界：晶粒之间的交界面。 变形金属的晶粒尺寸约为1～100?m，铸造金属的晶粒可达几个mm。 1.4 晶体结构 铅锭宏观组织 纯铁的晶界 多晶体示意 沿晶断口 1.5 晶格缺陷 点缺陷：晶格中三维尺寸都较小的点状缺陷。 空位：晶格中某些结点 处缺排原子形成的。 间隙原子：晶格间隙中 出现的多余原子。 置换原子：其他金属或非金属原子，置换了原晶格中结点处的原子。 1.5 晶格缺陷 产生空位和间隙原子的主要原因是由于原子热运动使其逃离结点位置或转移到间隙中。 异质原子：指置换原子和异质间隙原子。 晶格畸变：空位、间隙原子和置换原子的缺陷引起的晶格局部变形。它将引起能量升高，使金属的强度、硬度和电阻升高，塑性和韧性下降。 1.5 晶格缺陷 线缺陷又称位错：晶体中一列或若干列原子发生有规律的错排现象，即一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移的现象。 类型：刃形位错 螺形位错 1.5 晶格缺陷 金属的塑性变形主要由位错引起，随着位错密度的增加，金属强度先降低后增加。 金属晶体中不含少含位错或含有大量位错，都可提高金属的强度。 电镜下的刃位错 （白点为原子） 1.5 晶格缺陷 面缺陷：晶体中二维尺寸较大，一维尺寸较小的呈面状分布的缺陷。 晶界：在多晶体中相邻晶粒的位向不同，在交界地方的原子排列不规则的过渡层。 根据相邻晶粒的位向差大小，分为大角度晶界和小角度晶界。 晶界的特点： ①原子排列不规则。 ②熔点低。 ③耐腐蚀性差。 ④异类原子和杂质，易在晶界处聚集。 ⑤阻碍位错运动， 强度比晶体内高。 因而实际使用时力 求获得细晶粒。 ⑥是相变的优先形 核部位。 1.5 晶格缺陷 1.6 合金的晶体结构 合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。 合金元素：可以是全部是金属，也可是金属与非金属。 相：合金中成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的组成部分。 固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。 Al-Cu两相合金 黄铜单相合金 固溶体相：合金中其结构与组成元素之一的晶体结构相同的固体。 与合金晶体结构相同的元素称溶剂。其它元素称溶质。 实际合金多是单相固溶体合金，或以固溶体为基的合金。 按溶质原子所处位置分为：置换固溶体和间隙固溶体。 1.6 合金的晶体结构 固溶体性能：随溶质含量增加, 固溶体的强度、硬度增加, 塑性、韧性下降—固溶强化。 产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。 与纯金属相比，固溶体 的强度、硬度高，塑性、 韧性低。 与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。 1.6 合金的晶体结构 金属化合物相：合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相。 金属化合物一般都具有较高的熔点、硬度和脆性。 铁碳合金中的Fe3C 金属化合物用分子式表示其组成。 当合金中含有金属化合物相时，可提高合金的强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。 1.6 合金的晶体结构 ①正常价化合物：符合正常的原子价规律。如Mg2Si ②电子化合物：符合电子浓度规律。如Cu3Sn 电子浓度为价电子数与原子数的比值。 ③间隙化合物：由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。 Al-Mg-Si合金中的Mg2Si Pb基轴承合金中的电子化合物 1.6 合金的晶体结构 间隙相：当r非/r金?0.59时形成的具有简单晶格结构的间隙化合物。如： M4X (Fe4N) M2X (Fe2N、 W2C) MX (TiC、VC、TiN) 间隙相具有金属特征和极高硬度及熔点，非常稳定。 部分碳化物和所有氮化物属于间隙相。 VC的结构 1.6 合金的晶体结构 具有复杂结构的间隙化合物：当r非/r金0.59时 形成复杂结构间隙化合物。如： FeB、Fe3C、Cr23C6等。 Fe3C称为渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格。 化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物为基的固溶体。 Fe