1、第一章 金屬的結構與結晶金屬的晶體結構 一 晶體與非晶體 物質是由原子和分子構成的，其存在狀態可分為氣態、液態和固態。固態物質根據其結構特點不同分為晶體和非晶體。金屬的晶體結構晶體與非晶體的對比晶體與非晶體的對比項目晶體非晶體性能特點典型物質具有規則的幾何形狀有一定的熔點，性能呈各向異性（在各方向上表現出不同的性能）沒有規則的幾何形狀沒有固定的熔點，性能呈各向同性石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅糖、味精玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠 二 金屬的晶體類型金屬的晶體結構金屬的晶格類型是指金屬中原子排列的規律。如果把金屬原子看做一個直徑一定的小球，則某金屬中原子的排列情況如圖所示。為了更清楚地表示晶體中

2、原子排列的規律，可將原子簡化為一個質點，叫做陣點，因此原子的排列就形成了點的方陣，叫做點陣。再用假想的線將它們連接起來，這樣就形成了一個能反映原子排列規律的空間格架，稱為晶格。由圖所見，晶格是由許多形狀、大小相同的小幾何單元重復堆積而成的。我們把其中能完整地反映晶體晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。晶胞 常見的三種金屬晶格類型 體心立方晶格：晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂點和立方體的中心。金屬的晶體結構金屬的晶體結構 常見的三種金屬晶格類型 面心立方晶格：晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂點和立方體六個面的中心。金屬的晶體結構 常見的三種金屬晶格類型 密排立方晶格：晶胞是一個正六

3、棱柱，原子位于柱體的每個頂點和上、下兩個底面的中心外，正六棱柱的中心還有三個原子。 即使是相同原子構成的晶體，只要原子排列的晶格形式不同，則它們之間的性能就會存在很大的差別，如金剛石和石墨。 金剛石是體心六方晶體，而石墨是六方片層晶格。金屬的晶體結構 三 單晶體與多晶體 單晶體是只由一個晶粒組成的晶體。 多晶體是由很多大小、外形和晶格排列方向均不 相同的小晶體組成，小晶體稱為晶粒，晶粒交界的地方稱為晶界。金屬的晶體結構晶粒晶界 四、 晶體的缺陷 實際上由于各種原因，金屬原子的規律排列受到干擾和破壞，使晶體中的某些原子偏離正常位置，我們把這種晶體中原子紊亂排列的現象稱為晶體缺陷。 晶體缺陷對金屬

4、材料的許多性能都有很大的影響，特別是在金屬的塑性變形和熱處理過程中起著重要作用。金屬的晶體結構 點缺陷金屬的晶體結構 線缺陷：位錯金屬的晶體結構 面缺陷 是指在晶體的空間中分布著的較大的缺陷。常見的有晶界和亞晶界。金屬的晶體結構 工業上使用的金屬材料通常要經過液態和固態的加工過程。例如制造機器零件的鋼材，要經過冶煉、注錠、軋制、鍛造、機加工和熱處理等工藝過程。生產上將金屬的凝固稱為結晶。 結晶是指金屬從高溫液體狀態凝固為固體（晶體）狀態的過程，在結晶過程中會放出一定的熱量，稱為結晶潛熱。 純金屬的結晶 一 純金屬的結晶過程純金屬的結晶 金屬的結晶必須在低于其理論結晶溫度（熔點T0）下才能進行，

5、理論結晶溫度和實際結晶溫度之間的存在的溫度差稱為過冷度。金屬結晶時，過冷度的大小與冷卻速度有關，冷卻越快，其實際結晶的溫度就越低，過冷度也就越大。液體同素異構轉變無鐵磁性鐵磁性純鐵的冷卻曲線純金屬的結晶 二、晶粒大小對金屬材料的影響純金屬的結晶 鑄造中為了得到細晶粒的鑄件，常采用以下方法：一、增加過冷度 金屬結晶過程中過冷度越大，冷卻速度越快，晶粒則越細。 薄壁鑄件的晶粒較細；厚大的鑄件往往為粗晶，鑄件外層的晶粒較細，心部則是粗晶。晶粒大小對金屬材料的影響純金屬的結晶二、變質處理 生產中最常用的細化晶粒方法是變質處理，即在澆注前向液態金屬中加入一些細小的形核劑，以提高形核率或降低長大速度。晶粒大小對金屬材料的影響三、振動處理 金屬在結晶時，對液態金屬采取機械振動、超聲波振動和電磁振動等措施，使生長中的晶枝破碎而細化，而且破碎的晶枝又可作為結晶核心，從而達到提高形核率、阻礙晶粒長大的雙重目的，以細化晶粒。晶粒大小對金屬材料的影響簡答題