金属材料的结构与结晶.pptxVIP

第二章 金属材料的 结构与结晶; 第一节金属材料的结构; 二、晶体结构的概念;1.晶格：描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架。;（三）晶面和晶向;立方晶格中的某些晶面;在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的疏密 不同，因此原子结合力也就不同，从而在不同的 晶面和晶向上显示出不同的性能，这就是晶体具 有各向异性的原因。;1. 体心立方晶格 ：晶胞为立方体，在立方体的八个 角上和晶胞中心各排列一个原子。 （图2-4） ;体心立方晶格类型的金属有室温下的Fe、Cr、W、 Mo、V、Nb等。 ;2. 面心立方晶格：晶胞为立方体，在立方体的八个 角上和六个面中心各排列一个原子。 （图2-5） ;3. 密排六方晶格：晶包是六方体，在柱体的每个角 上和上下底面中心均排列一个原子，晶胞中间还排 列三个原子。（图2-6） ;三种典型晶体结构的晶格特性参数如表2-1所示。 各种金属因其晶格结构不同，而具有不同的性能。 同一晶格类型的金属，因其晶格参数不同，而存 在性能上的差异，又因晶格类型相同而具有一些 相近的性能。 如：体心立方晶格的金属一般具有较好的塑性， 密排六方晶格的金属一般较脆，面心立方晶格 的金属的塑性一般优于体心立方等。;四、实际金属的晶体结构;;2. 位错（线缺陷）:晶体中一列或数列原子发生有 规律错排的现象。最常见的就是刃型位错。;螺型位错;在位错附近区域，晶格发生的畸变。;亚晶粒之间的界面称为亚晶界。亚晶界原子排列也不 规则。;五、合金的晶体结构;3.相：合金中具有相同成分、结构并以界面相互 分开的均匀组成部分。;一般把固态下的相称为固相，而液体状态称为液相。;固溶体：以合金中某一组元为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相成为固溶体。;只有当溶质原子尺寸较小，溶剂晶格间隙较大时 才能形成间隙固溶体。;（2）置换固溶体：溶质原子占据晶格结点位置而形 成的固溶体。 （图2-12b）;固溶强化的机理：溶质溶入导致晶格畸变，使变形 困难，从而使强度和硬度提高。这是钢比纯铁强度 和硬度高的原因之一。;金属化合物一般具有复杂的晶体结构，???点高， 硬而脆。 合金中的金属化合物，常能提高合金 的强度、硬度和耐磨性，降低塑性和韧性。;35 钢的显微组织;将黑色部分放大，看到指纹状结构。其中白色 基体是Fe与C形成的固溶体， 含碳0.0218% 体 心立方晶格（称为铁素体F）， 黑色条纹为 渗 碳体（Fe3C）。;小结;3. 晶格参数： 晶胞棱边的长度和棱边夹角α、β、γ。;1.单晶体：一块金属内部的晶格位向完全一致。;晶体中存在点、线、面缺陷，都会造成晶格畸变， 引起塑变抗力的增加，使金属强度提高。;4.固溶体：组元之间互相溶解形成的一种均匀固相。; 6. 机械混合物： 纯金属、固溶体或化合物，按一 定重量比例组成的均匀物质。;作业; 第二节金属材料的结晶;热分析装置示意图; 2. 平衡结晶温度T0（理论结晶温度） 液体与晶体共存，达到可逆平衡时的温度称为平 衡结晶温度。平衡结晶温度（凝固点）与加热时 的溶化温度（熔点）是同一温度。;二、纯金属的结晶过程 晶核形成及晶核长大的过程。 ;纯金 属结 晶过 程示 意图;三、晶粒大小对金属力学性能的影响; 3.细化晶粒的方法;（２）变质处理 （孕育处理） 浇注前在液态金属中加入少量的变质剂，促使形 成大量非自发晶核，提高形核率，使晶粒细化。;L δ-Fe γ-Fe α-Fe; δ-Fe γ-Fe α-Fe;纯铁的磁性转变点（居里点）为770℃。在770℃ 温度以下纯铁具有铁磁性，在该以上则失去铁磁 性。磁性转变时不发生晶格转变。;（五） 铸锭组织;模壁附近散热快过冷度大，结晶形核率高，易形 成细晶粒区。;表面细晶区力学性能好，但对整个铸锭的性能影 响不大；;柱状晶沿其长度方向的强度较高，对于主要承受 单向载荷的机械零件（如涡轮叶片），常需获得 柱状晶组织。;;;（三）奥氏体（A ） 碳溶入γ－Fe中形成的 间隙固溶体。;2.性能：硬度不高，塑性好，易压力加工。 （面心立方晶格有利于位错的滑移）;（五）珠光体 珠光体为铁素体和渗碳体的混合物， 用符号P表示。其显微组织为为铁素体与渗碳体片 层交替排列（参考图2-21）。 在缓慢冷却条件下，珠光体的含碳量为0.77%。珠 光体由铁素体和渗碳体两相组成，其力学性能取决 于铁素体和渗碳体的性质，大体上是两者性能的平 均值，所以有较高的强度，适中的硬度，并具有一 定的塑性。;（六）莱氏体 莱氏体分为高