1、整理ppt材料的主要性能材料的主要性能n力學性能力學性能n物理性能物理性能n化學性能化學性能n工藝性能工藝性能整理pptn普通彈性材料（例如低碳鋼）在拉伸實驗中會經歷普通彈性材料（例如低碳鋼）在拉伸實驗中會經歷4個階段：個階段：彈性形變、屈服階段、強化階段、破壞直至斷裂彈性形變、屈服階段、強化階段、破壞直至斷裂 n彈性形變：即材料所受拉力在彈性極限之內，拉力與材料伸彈性形變：即材料所受拉力在彈性極限之內，拉力與材料伸長成正比（胡克定律）。當外力撤去之后，材料會恢復原來長成正比（胡克定律）。當外力撤去之后，材料會恢復原來的長度。的長度。 n屈服階段：在外部拉力超過彈性極限之后，材料失去抵抗外屈服

2、階段：在外部拉力超過彈性極限之后，材料失去抵抗外力的能力而力的能力而“屈服屈服”，即在此情況下外力無顯著變化材料依，即在此情況下外力無顯著變化材料依然會伸長。當外力撤去后，材料無法回到原來的長度。然會伸長。當外力撤去后，材料無法回到原來的長度。 n強化階段：材料在內部晶體重新排列后重新獲得抵抗拉伸的強化階段：材料在內部晶體重新排列后重新獲得抵抗拉伸的能力，但此時的形變為塑性形變，外力撤去后無法回到原來能力，但此時的形變為塑性形變，外力撤去后無法回到原來的長度。的長度。n破壞階段：材料在過度受力后開始在薄弱部位出現頸縮現象，破壞階段：材料在過度受力后開始在薄弱部位出現頸縮現象，抵抗拉伸能力急劇下

3、降，直至斷裂。抵抗拉伸能力急劇下降，直至斷裂。 整理ppta aE=tga aB(s ss下下)A(s ss上上)C(s sb) gs s (MPa)200400e e0.10.2O屈服極限：屈服極限：0APss s s0APbb s s抗拉強度：抗拉強度：E1.彈性階段彈性階段2.屈服階段屈服階段3.強化階段強化階段線彈性階段線彈性階段屈服階段屈服階段強化階段強化階段低碳鋼拉伸低碳鋼拉伸應力應變曲線應力應變曲線頸縮階段頸縮階段屈服點屈服點s和抗拉強度和抗拉強度b是反映材料強度的兩個性能指是反映材料強度的兩個性能指標，也是拉伸試驗中需要測定的重要數據。標，也是拉伸試驗中需要測定的重要數據。整理

4、ppt整理ppt0.2對應于試樣產生對應于試樣產生0.2%的塑性應變時的應力值的塑性應變時的應力值為材料的屈服強度為材料的屈服強度對塑性低的材料（如鑄鐵），沒有明顯的屈服點對塑性低的材料（如鑄鐵），沒有明顯的屈服點整理ppt第二章第二章 金屬材料的組織結構金屬材料的組織結構n金屬的晶體結構金屬的晶體結構n純金屬的結構純金屬的結構n金屬的同素異構轉變金屬的同素異構轉變n合金的相結構合金的相結構n合金相圖合金相圖整理ppt一、金屬的晶體結構一、金屬的晶體結構n基本概念基本概念n純金屬的晶體結構純金屬的晶體結構n合金的晶體結構合金的晶體結構整理ppt1、基本概念、基本概念n晶體晶體：由許多金屬原子：

5、由許多金屬原子/離子在空間按一定離子在空間按一定幾何形式規則地緊密排列。（周期性）幾何形式規則地緊密排列。（周期性）對比非晶體：原子無規則堆積（過冷液體）。對比非晶體：原子無規則堆積（過冷液體）。整理ppt晶體（晶體（金剛石、金剛石、NaClNaCl、冰冰 ）非晶體非晶體（蜂蠟、玻璃蜂蠟、玻璃 ）液體液體整理ppt晶體特性晶體特性固定熔點；各向異性固定熔點；各向異性熔點熔點晶體晶體非晶體非晶體時間時間溫溫度度晶體和非晶體的熔化曲線晶體和非晶體的熔化曲線XYZ整理ppt原子（離子）的剛球模型原子（離子）的剛球模型原子中心位置原子中心位置n晶體結構晶體結構整理ppt晶胞晶胞點陣（晶格）模型點陣（晶

6、格）模型整理pptn晶格晶格將原子抽象為一個幾何結點，并將原子抽象為一個幾何結點，并用直線聯接中心，所構成的一個空間格架。用直線聯接中心，所構成的一個空間格架。n晶胞晶胞晶格中能反映晶格特征的最小的晶格中能反映晶格特征的最小的幾何單元幾何單元整理pptXYZabc晶格常數晶格常數a，b，ca a n晶格常數晶格常數整理pptn晶面晶面: 通過原子中心的平面通過原子中心的平面n晶向晶向：通過原子中心的直線所指的方向：通過原子中心的直線所指的方向XYZabcXYZabc整理ppt2、純金屬的晶體結構、純金屬的晶體結構n金屬鍵金屬鍵決定特性決定特性大量自由電子大量自由電子良好導電導熱性良好導電導熱性

7、電子云與離子間引力電子云與離子間引力高強度和良好塑性高強度和良好塑性緊密的金屬鍵緊密的金屬鍵排列緊密的高對稱晶格排列緊密的高對稱晶格整理ppt三種常見的金屬晶體結構三種常見的金屬晶體結構n體心立方晶格體心立方晶格 bccn面心立方晶格面心立方晶格 fccn密排六方晶格密排六方晶格 hcp整理ppt（1 1）體心立方晶格）體心立方晶格 bccbcc如如a a-Fe、W、V、Mo 等等整理ppt晶格常數：晶格常數：a=b=c； a a = = = = = 90 = 90 晶胞原子數：晶胞原子數：原子半徑：原子半徑：致密度：致密度：0.680.68致密度致密度=Va /Vc=Va /Vc，其中，其中

8、Vc:Vc:晶胞體積晶胞體積a a3 3Va:Va:原子總體積原子總體積2 2 4 4 r r3 3/3/3XYZabc2r2raa2 2整理ppt（2 2）面心立方晶格）面心立方晶格 fccfcc如如 -Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 等等整理ppt晶格常數晶格常數：a=b=c； a a = = = = = 90 = 90 晶胞原子數晶胞原子數：原子半徑：原子半徑：致密度：致密度：0.740.74XYZabc密排方向密排方向4 4整理ppt（3 3）密排六方晶格）密排六方晶格 hcphcp如如C C（石墨）、（石墨）、MgMg、Zn Zn 等等 晶格常數晶格常數底面邊長底面邊長a a底面

9、間距底面間距c c側面間角側面間角120120 側面與底面夾角側面與底面夾角9090 晶胞原子數：晶胞原子數：6 6原子半徑：原子半徑：a/2a/2致密度：致密度：0.740.74整理ppt3、實際金屬的晶體結構、實際金屬的晶體結構n單晶體單晶體原子排列相同，晶格位向一致原子排列相同，晶格位向一致n多晶體多晶體多晶粒和多晶界多晶粒和多晶界 晶粒晶粒（單晶體）（單晶體）整理pptn晶粒晶粒晶體中包含的具有不規則顆粒外晶體中包含的具有不規則顆粒外形的小晶體形的小晶體n晶界晶界晶粒界面，不同的位向過渡區晶粒界面，不同的位向過渡區整理ppt晶體缺陷類型晶體缺陷類型n點缺陷：空位、間隙原子、異類原子點缺

10、陷：空位、間隙原子、異類原子n線缺陷：位錯線缺陷：位錯n面缺陷：晶界與亞晶界面缺陷：晶界與亞晶界整理ppt間隙原子是其它元素則稱為間隙原子是其它元素則稱為異類原子異類原子 （雜質原子）（雜質原子）空位空位 間隙原子間隙原子（1 1）點缺陷）點缺陷整理ppt（2 2）線缺陷）線缺陷 刃位錯與螺位錯刃位錯與螺位錯刃位錯刃位錯 刃位錯刃位錯 整理ppt螺旋位錯螺旋位錯整理ppt（3 3）面缺陷）面缺陷晶界晶界整理ppt亞晶界亞晶界亞晶界亞晶界面缺陷引起晶格畸變，面缺陷引起晶格畸變，晶粒越細，則晶界越多，晶粒越細，則晶界越多，強度和塑性越高。強度和塑性越高。整理ppt二、純金屬的結晶二、純金屬的結晶n

11、結晶結晶n結晶條件（結晶溫度）結晶條件（結晶溫度）n結晶過程（形核與長大）結晶過程（形核與長大）n晶粒細化晶粒細化整理ppt結晶：結晶： 液體液體 - 晶體晶體凝固凝固： 液體液體 - 固體（晶體固體（晶體 或或 非晶體）非晶體）晶體液體液體結晶結晶整理ppt冷卻曲線冷卻曲線熱分析法熱分析法tTT0Tn理論結晶溫度理論結晶溫度開始結晶溫度開始結晶溫度 T T= T0 - Tn純金屬結晶的條件純金屬結晶的條件就是應當有一定的就是應當有一定的過冷度過冷度（克服界面能）（克服界面能）整理ppt冷卻速度越大，則過冷度越大。冷卻速度越大，則過冷度越大。整理ppt結晶過程結晶過程形核形核和和晶核長大晶核長

12、大的過程的過程液態金屬液態金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結晶完全結晶整理ppt（1 1）形核過程）形核過程自發形核自發形核由液體金屬內部原子聚集，超過由液體金屬內部原子聚集，超過臨界晶核尺寸后形成的結晶核心。臨界晶核尺寸后形成的結晶核心。非自發形核非自發形核是依附于外來雜質上生成的晶核。是依附于外來雜質上生成的晶核。整理ppt（2 2）長大過程）長大過程平面生長平面生長與樹枝狀生長樹枝狀生長平面生長示意圖平面生長示意圖整理ppt細化鑄態金屬晶粒的措施細化鑄態金屬晶粒的措施晶粒度晶粒度表示晶粒大小，分表示晶粒大小，分8 8級。級。晶粒度晶粒度1 12 23 34 45 56 67 78 8單位

13、面積晶粒數單位面積晶粒數（個（個/mm/mm2 2）16326412825651210242048晶粒平均直徑晶粒平均直徑（mm）2501771258862443122細晶強化細晶強化晶粒細化使金屬機械性能提高的現象晶粒細化使金屬機械性能提高的現象細晶強化細晶強化強度、硬度、塑性、韌性強度、硬度、塑性、韌性整理ppt細化晶粒的措施細化晶粒的措施（1 1）提高過冷度）提高過冷度形核率形核率N 、長大速度長大速度G 與與 過冷度過冷度T 的關系的關系整理ppt（2 2）變質處理）變質處理在液體金屬中加入變質劑在液體金屬中加入變質劑( (孕育劑孕育劑) )，以細，以細化晶粒和改善組織的工藝措施。化晶

14、粒和改善組織的工藝措施。作用作用：作為非自發形核的核心，或阻礙晶粒長大：作為非自發形核的核心，或阻礙晶粒長大（3 3）振動結晶）振動結晶作用作用：使樹枝晶破碎，晶核數增加，晶粒細化：使樹枝晶破碎，晶核數增加，晶粒細化機械振動、超聲振動，或電磁攪拌等。機械振動、超聲振動，或電磁攪拌等。整理ppt三、金屬的同素異構轉變三、金屬的同素異構轉變n同素異構性同素異構性一種金屬具有兩種或兩種一種金屬具有兩種或兩種以上的晶格結構以上的晶格結構n同素異構轉變同素異構轉變金屬在固態下晶體結構金屬在固態下晶體結構隨溫度的改變而發生變化的現象。隨溫度的改變而發生變化的現象。重結晶特點重結晶特點：晶界形核，晶界形核，

15、 T大，內應力大大，內應力大整理ppt純鐵的同素異構轉變純鐵的同素異構轉變 -Fe，bcc -Fe，fcc a a-Fe，bcc1394 C912 C -Fe，fcca a-Fe，bcc912 C整理ppt純鐵的冷卻曲線純鐵的冷卻曲線TFe，bcca-Fe，bcc-Fe，fccCooling curve770鐵磁性鐵磁性整理ppt四、合金的相結構四、合金的相結構n基本概念基本概念n固溶體固溶體n化合物化合物整理ppt1、基本概念、基本概念n合金合金兩種以上元素組合成的、具有金屬特性的兩種以上元素組合成的、具有金屬特性的物質。如，物質。如，Cu-Zn, Fe-C等合金等

16、合金n組元組元組成合金的最基本、獨立的物質（元素、組成合金的最基本、獨立的物質（元素、穩定化合物）。如，穩定化合物）。如，Fe-C合金中，合金中，Fe、C均為組元。均為組元。n相相化學成分、結構相同，且以界面分開的各均化學成分、結構相同，且以界面分開的各均勻組成部分。勻組成部分。整理ppt水（液相）水（液相）水水+冰冰（雙相）（雙相）冰（固相）冰（固相）整理pptFe-C合金中的相合金中的相F+ +Fe3 3 CFeFe3 3 C C 鐵素體（鐵素體（ F ）整理pptn組織組織 相的形狀、分布、組合狀態。相的形狀、分布、組合狀態。單相組織（單相組織（F）雙相組織（雙相組織（F+ Fe3 C）整理pptn固溶體固溶體 溶質原子溶于溶劑晶格中，保溶質原子溶于溶劑晶格中，保持溶劑晶格的合金相。持溶劑晶格的合金相。n化合物化合物合金組元形成晶格類型與任一合金組元形成晶格類型與任一組元都不相同的新相。組元都不相同的新相。合金中兩類基本相：合金中兩類基本相：整理pp