材料第1章金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能

1、2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院1第第1 1章章 金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能課本第課本第1 1章章1.11.1和和1.21.2的內(nèi)容的內(nèi)容 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院2n晶體的三大特征：晶體的三大特征： 原子排列有序；有固定的熔點；各向異性。原子排列有序；有固定的熔點；各向異性。n晶格和晶胞晶格和晶胞caX b YZ簡單立方晶體簡單立方晶體（a） 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) （b） 晶格晶格 （c） 晶胞晶胞一、晶體的概念一、晶體的概念2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵

2、電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院3姓名語文數(shù)學英語物理李小紅85939094劉兵8394曾小玲8189 （a） （b） （c）體心立方晶胞體心立方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù)屬于這種晶格類型的金屬有屬于這種晶格類型的金屬有-Fe、Cr、W、Mo、V等等 （1）晶格常數(shù)：）晶格常數(shù)：a=b=c,=90 （2）晶胞原子數(shù)：是指在一個晶胞中所含的原子數(shù)目。）晶胞原子數(shù)：是指在一個晶胞中所含的原子數(shù)目。1+81/8=2 （3）原子半徑：是指晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子間平衡距）原子半徑：是指晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子間平衡距 離的

3、一半，或晶胞中相距最近的兩個原子間距的一半。體心立方晶離的一半，或晶胞中相距最近的兩個原子間距的一半。體心立方晶 胞：胞：二、常見純金屬的晶格類型二、常見純金屬的晶格類型34a1、體心立方晶胞、體心立方晶胞BCC Body-Centered Cube 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院4姓名語文數(shù)學英語物理李小紅85939094劉兵8394曾小玲8189 （a） （b） （c）體心立方晶胞體心立方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù)（4）配位數(shù)：是指晶格中與任一原子最鄰近且等距離的原子數(shù)目，為）配位數(shù)：是

4、指晶格中與任一原子最鄰近且等距離的原子數(shù)目，為8（5）致密度：是指晶胞中原子本身所占有的體積百分數(shù)，也稱密排系）致密度：是指晶胞中原子本身所占有的體積百分數(shù)，也稱密排系數(shù)。致密度數(shù)。致密度=晶胞中原子所占有的體積晶胞中原子所占有的體積/晶胞的體積晶胞的體積100%。68%（6）空隙半徑：若在晶胞空隙中放入剛性球，則能放入球的最大半徑。）空隙半徑：若在晶胞空隙中放入剛性球，則能放入球的最大半徑。 0.29rr四原子2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院52、面心立方晶胞、面心立方晶胞 FCC Face-Centered Cube （a） （b） （c

5、）面心立方晶胞面心立方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù) 屬于這種晶格類型的金屬有屬于這種晶格類型的金屬有Fe、Cu 、Al 、Ag、Au、Pb、Ni等。等。74% 74% 12 12 4 4 2 21/21/2a/4a/4a=b=c,a=b=c, = = =90=90o o FCC FCC 致密度致密度 配位數(shù)配位數(shù) 晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù) 原子半徑原子半徑 晶體學參數(shù)晶體學參數(shù) 晶胞晶胞 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院63、密排六方晶胞、密排六方晶胞HCP Hexagonal Close-Pack

6、ed （a） （b） （c）密排六方晶胞密排六方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子晶胞原子數(shù)74% 74% 12 12 6 6 a/2 a/2 a=ba=bc c, ,c/a=1.633, c/a=1.633, = =90=90o o, , =120 =120o o HCP HCP 致密度致密度 配位數(shù)配位數(shù) 晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù) 原子半徑原子半徑 晶體學參數(shù)晶體學參數(shù) 晶胞晶胞 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院7 在晶體中，由一系列原子所組成的平面在晶體中，由一系列原子所組成的平面稱為稱為晶面晶面，任意兩個原子

7、之間連線所指的方向，任意兩個原子之間連線所指的方向稱為稱為晶向晶向。為了確定晶向、晶面在晶體中的空。為了確定晶向、晶面在晶體中的空間位向，就需要引入一個統(tǒng)一的規(guī)則來標志它間位向，就需要引入一個統(tǒng)一的規(guī)則來標志它們，這種統(tǒng)一的標志，叫做晶向指數(shù)和晶面指們，這種統(tǒng)一的標志，叫做晶向指數(shù)和晶面指數(shù)。國際上通用的是數(shù)。國際上通用的是密勒（密勒（Miller）指數(shù)）指數(shù)。三、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)三、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院8晶向指數(shù)的確定步驟如下：晶向指數(shù)的確定步驟如下：（1）以晶胞中的某一陣點為原點，以三條棱邊為）以晶胞中的某

8、一陣點為原點，以三條棱邊為X、Y、Z軸，并以晶胞棱邊的長度為軸，并以晶胞棱邊的長度為單位長度；單位長度；（2）如果所求晶向未通過坐標原點，過原點引一條平行于所求晶向的有向直線；）如果所求晶向未通過坐標原點，過原點引一條平行于所求晶向的有向直線；（3）在所引直線上取離原點最近的那個原子，求出其在）在所引直線上取離原點最近的那個原子，求出其在X、Y、Z軸上的坐標；軸上的坐標；（4）將三個坐標值按比例化為最小整數(shù)，依次記入方括號）將三個坐標值按比例化為最小整數(shù)，依次記入方括號 中，即得所求晶向指數(shù)。中，即得所求晶向指數(shù)。 通常以通常以uvw表示晶向指數(shù)的普遍形式，若其中某數(shù)為負值，應將負號標注在該數(shù)

9、表示晶向指數(shù)的普遍形式，若其中某數(shù)為負值，應將負號標注在該數(shù)的上方，例如的上方，例如 。111110110111100 XYZ立方晶系中的三個重要晶向立方晶系中的三個重要晶向 對于一個晶向指數(shù)，表示的不是一個具體的方向，而是所有相互對于一個晶向指數(shù)，表示的不是一個具體的方向，而是所有相互平行，方向一致的晶向。如果兩個晶向指數(shù)數(shù)值大小相等，符號相反，平行，方向一致的晶向。如果兩個晶向指數(shù)數(shù)值大小相等，符號相反，則這兩組晶向相互平行但是方向相反。則這兩組晶向相互平行但是方向相反。 晶向指數(shù)晶向指數(shù)2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院9n晶向族晶向族

10、在在立方晶系立方晶系中：中：111、111、111、111、111、111、111、111八個晶向，指的是立方體中四個對角線的方向。從晶八個晶向，指的是立方體中四個對角線的方向。從晶體的對稱關(guān)系來看，這一組晶向在性質(zhì)上是等同的，故總稱之為體的對稱關(guān)系來看，這一組晶向在性質(zhì)上是等同的，故總稱之為晶向族晶向族。原子排列情況相同，但空間位向不同的所有晶向稱為晶。原子排列情況相同，但空間位向不同的所有晶向稱為晶向族，用向族，用表示，上述八個晶向即可用表示，上述八個晶向即可用表示。表示。 同理，同理，代表：代表：100、010、001、100、010、001 六個晶向。六個晶向。 應當指出，只有在立方晶

11、系中晶向族各晶向指數(shù)可以通過改應當指出，只有在立方晶系中晶向族各晶向指數(shù)可以通過改變指數(shù)和正負號的排列組合方式求出。對于其他晶系并不一定適變指數(shù)和正負號的排列組合方式求出。對于其他晶系并不一定適用。用。 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院10晶面指數(shù)晶面指數(shù)（1）與確定晶面指數(shù)類似建立坐標系，但坐標）與確定晶面指數(shù)類似建立坐標系，但坐標原點應位于待定晶面之外，原點應位于待定晶面之外， 以避免出現(xiàn)零截距。以避免出現(xiàn)零截距。（2）以晶格常數(shù)為長度單位求出待定晶面在各）以晶格常數(shù)為長度單位求出待定晶面在各軸上的截距。若晶面與某軸平行，則認為該晶軸上的

12、截距。若晶面與某軸平行，則認為該晶面在該軸上的截距為無窮大，其倒數(shù)為零。面在該軸上的截距為無窮大，其倒數(shù)為零。（3）取截距的倒數(shù)，將其化為最小整數(shù)，置于）取截距的倒數(shù)，將其化為最小整數(shù)，置于圓括號內(nèi)，寫成（圓括號內(nèi)，寫成（hkl）的形式，即得晶面指數(shù)。）的形式，即得晶面指數(shù)。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院11下圖給出了一些立方晶系中的一些主要晶面的晶面指數(shù)。下圖給出了一些立方晶系中的一些主要晶面的晶面指數(shù)。 XXXYYYZZZ（100）（111）（110）立方晶格中的三種重要晶面立方晶格中的三種重要晶面 與晶向指數(shù)類似，如果有截距為負值，應

13、將負號記在相應與晶向指數(shù)類似，如果有截距為負值，應將負號記在相應的指數(shù)上面。晶面指數(shù)（的指數(shù)上面。晶面指數(shù)（hklhkl）不是指一個晶面，而是代表一）不是指一個晶面，而是代表一組相互平行的晶面。當兩個晶面指數(shù)的數(shù)字和順序完全相同而組相互平行的晶面。當兩個晶面指數(shù)的數(shù)字和順序完全相同而符號相反時，則這兩個晶面相互平行。符號相反時，則這兩個晶面相互平行。 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院12n晶面族晶面族 在同一晶體結(jié)構(gòu)中，有些晶面上的原子排列和晶面間距完全相同，在同一晶體結(jié)構(gòu)中，有些晶面上的原子排列和晶面間距完全相同，但具有不同的空間位向，這些

14、晶面均歸并為一個晶面族，用但具有不同的空間位向，這些晶面均歸并為一個晶面族，用表示。表示。例如，在立方晶系中：例如，在立方晶系中： 100包括（包括（100）,（010）,（001） 110包括（包括（110）,（101）,（011）,（110）,（101）,（011） 111包括（包括（111）,（111）,（111）,（111） 晶面族不僅包括了相互平行的一組晶面，而且也包括了位向不同，晶面族不僅包括了相互平行的一組晶面，而且也包括了位向不同，但晶面間距相等、原子排列相同的若干組平行晶面。但晶面間距相等、原子排列相同的若干組平行晶面。 在立方晶系中，在立方晶系中， hklhkl 晶面族所包

15、括的晶面可用改變晶面族所包括的晶面可用改變h、k、l的正負的正負號及數(shù)字的排列組合來求得。但是這種方法不適用于其他晶系。號及數(shù)字的排列組合來求得。但是這種方法不適用于其他晶系。 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院13 不同的晶體結(jié)構(gòu)中，不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列密度不一樣。密排面密排面：原子密度最大的晶面密排方向密排方向：原子密度最大的晶向 講課本P11 表1-1密排面和密排方向密排面和密排方向2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院14 單晶體與多晶體單晶體與多晶體 晶體中原子排列規(guī)律

16、相同，晶格位向一致的晶體，晶體中原子排列規(guī)律相同，晶格位向一致的晶體，稱為稱為單晶體單晶體。在實際應用中金屬材料中較少的用單晶。在實際應用中金屬材料中較少的用單晶體金屬，工程上使用的金屬材料，都是由很多小晶體體金屬，工程上使用的金屬材料，都是由很多小晶體組成的，這些小晶體內(nèi)部的晶格位向是均勻一致的，組成的，這些小晶體內(nèi)部的晶格位向是均勻一致的，而它們之間，晶格位向卻彼此不同，這些外形不規(guī)則而它們之間，晶格位向卻彼此不同，這些外形不規(guī)則的顆粒狀小晶體稱為的顆粒狀小晶體稱為晶粒晶粒。每一個晶粒相當于一個單。每一個晶粒相當于一個單晶體。晶粒與晶粒之間的界面稱為晶體。晶粒與晶粒之間的界面稱為晶界晶界。

17、這種由許多。這種由許多晶粒組成的晶體稱為晶粒組成的晶體稱為多晶體多晶體。 四、實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)四、實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)單晶體：單晶體：內(nèi)部晶格位向完全一致：各自異性多晶體：多晶體：由許多位向各不相同的單晶體塊組成：各自同性 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院15純鐵的多晶體結(jié)構(gòu)純鐵的多晶體結(jié)構(gòu)2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院161晶體缺陷：晶體缺陷： 實際晶體中存在著偏離（破壞）晶格周期性和規(guī)則性的部分實際晶體中存在著偏離（破壞）晶格周期性和規(guī)則性的部分 。 a、 點缺陷點缺陷 b、 線缺陷（

18、位錯）線缺陷（位錯） c、 面缺陷面缺陷 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院17a、 點缺陷點缺陷 晶格結(jié)點處或間隙處，產(chǎn)生偏離理想晶體的變化晶格結(jié)點處或間隙處，產(chǎn)生偏離理想晶體的變化 空位：空位： 晶格結(jié)點處無原子 置換原子：置換原子： 晶格結(jié)點處為其它原子占據(jù) 間隙原子：間隙原子： 原子占據(jù)晶格間隙 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院18晶格畸變之空位引起的晶格畸變晶格畸變之空位引起的晶格畸變2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院19晶格畸變之置

19、換原子引起的晶格畸變晶格畸變之置換原子引起的晶格畸變2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院20B、 線缺陷（位錯）線缺陷（位錯） 二維尺度很小，另一維尺度很大的原子錯排二維尺度很小，另一維尺度很大的原子錯排 （1）刃型位錯）刃型位錯 （a)a)立體模型立體模型 （b b）平面圖）平面圖 刃型位錯示意圖刃型位錯示意圖 G H E F2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院21位錯運動示意位錯運動示意2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院22（2）螺型位錯）螺型位

20、錯 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院23CBAD(b)（a）立體模型）立體模型 ；（；（b）平面圖）平面圖 螺型位錯示意圖螺型位錯示意圖ABCD(a )2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院24螺型位錯示意圖2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院25螺型位錯示意圖2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院26鈦合金中的位錯線位錯線2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學

21、院27c、 面缺陷面缺陷 一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯排區(qū)域一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯排區(qū)域 晶界、亞晶界等晶界、亞晶界等 區(qū)域：區(qū)域：2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院28n 晶界晶界 晶界是兩相鄰晶粒間的過渡界面。由于相鄰晶粒間彼晶界是兩相鄰晶粒間的過渡界面。由于相鄰晶粒間彼此位向各不相同，故晶界處的原子排列與晶內(nèi)不同，它們此位向各不相同，故晶界處的原子排列與晶內(nèi)不同，它們因同時受到相鄰兩側(cè)晶粒不同位向的綜合影響，而做無規(guī)因同時受到相鄰兩側(cè)晶粒不同位向的綜合影響，而做無規(guī)則排列或近似于兩者取向的折衷位置的排列，這就形成了則

22、排列或近似于兩者取向的折衷位置的排列，這就形成了晶體中的重要的面缺陷。晶體中的重要的面缺陷。 晶界是晶體中的一種重要的缺陷。由于晶界上的原子晶界是晶體中的一種重要的缺陷。由于晶界上的原子排列不規(guī)則，脫離平衡位置，所以晶界具有較高的能量，排列不規(guī)則，脫離平衡位置，所以晶界具有較高的能量，使其具有一系列不同于晶粒內(nèi)部的特征。例如，晶界比晶使其具有一系列不同于晶粒內(nèi)部的特征。例如，晶界比晶粒容易被腐蝕，熔點較低；原子沿晶界擴散速度快；在常粒容易被腐蝕，熔點較低；原子沿晶界擴散速度快；在常溫下晶界對金屬的塑性變形起阻礙作用。因此，金屬材料溫下晶界對金屬的塑性變形起阻礙作用。因此，金屬材料晶粒愈細小，則

23、晶粒愈多，其室溫強度愈高。晶粒愈細小，則晶粒愈多，其室溫強度愈高。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院29n亞晶界亞晶界 實驗表明，在實際金屬的一個晶粒內(nèi)部晶格位向?qū)嶒灡砻?，在實際金屬的一個晶粒內(nèi)部晶格位向也并非一致，而是存在一些位向略有差異的小晶塊也并非一致，而是存在一些位向略有差異的小晶塊（位向差一般不超過（位向差一般不超過2）。這些小晶塊稱為亞結(jié)構(gòu)。）。這些小晶塊稱為亞結(jié)構(gòu)。亞結(jié)構(gòu)之間的界面稱為亞晶界。亞晶界實際上是由一亞結(jié)構(gòu)之間的界面稱為亞晶界。亞晶界實際上是由一系列的位錯所組成。亞晶界上原子排列也不規(guī)則，具系列的位錯所組成。亞晶界上原子

24、排列也不規(guī)則，具有較高的能量，與晶界類似的特征，故細化亞結(jié)構(gòu)，有較高的能量，與晶界類似的特征，故細化亞結(jié)構(gòu)，可顯著提高金屬的強度。可顯著提高金屬的強度。 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院30 晶界示意圖 亞晶界示意圖2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院31工業(yè)純鐵的晶界2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院32五、五、 合金的晶體結(jié)構(gòu)和組織合金的晶體結(jié)構(gòu)和組織 合金相結(jié)構(gòu)合金相結(jié)構(gòu) 相：相：凡是化學成分相同化學成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同晶體結(jié)構(gòu)相同，與其

25、它部分有明顯分界明顯分界的均勻組成部分均勻組成部分。液態(tài)物質(zhì)為液相，固態(tài)物質(zhì)為固相。 固態(tài)合金中有兩類基本的相結(jié)構(gòu)，固溶體固溶體和金金屬化合物屬化合物。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院331、固溶體、固溶體組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的，且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為固溶體A（B）。A：溶劑 B：溶質(zhì)。固溶體用、 、 等符號表示。無序固溶體 有序固溶體 分布有序度 無限固溶體 有限固溶體溶解度 原子半徑較小 間隙固溶體 晶格類型相同,原子半徑相差不大,電化學性質(zhì)相近置換固溶體 溶質(zhì)原子的位置 2021年年11月月11日星期四日星期四北京

26、郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院34 置換固溶體置換固溶體 溶劑原子 溶質(zhì)原子 置換固溶體示意圖置換固溶體示意圖固溶體中溶質(zhì)原子引起的晶格畸變示意圖固溶體中溶質(zhì)原子引起的晶格畸變示意圖 （a）正畸變）正畸變 （b）負畸變）負畸變(a)(b)2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院35 當溶質(zhì)與溶劑原子半徑的比值當溶質(zhì)與溶劑原子半徑的比值rb/ra0.59時，形成間隙固時，形成間隙固溶體。溶質(zhì)原子填充到溶劑晶格的間隙中形成間隙固溶體，如溶體。溶質(zhì)原子填充到溶劑晶格的間隙中形成間隙固溶體，如圖所示。形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常都是一些原子半徑小圖

27、所示。形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常都是一些原子半徑小的非金屬元素，如氫（的非金屬元素，如氫（0.046nm）、氧（）、氧（0.061nm）、氮）、氮（0.071nm）、碳（）、碳（0.077nm）、硼（）、硼（0.097nm），溶劑則大），溶劑則大多數(shù)是過渡族元素。多數(shù)是過渡族元素。 溶劑原子溶質(zhì)原子 間隙固溶體示意圖間隙固溶體示意圖 間隙固溶體間隙固溶體2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院36固溶強化固溶強化 由于溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格產(chǎn)生晶格畸度而造成材料硬度由于溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格產(chǎn)生晶格畸度而造成材料硬度升高，塑性和韌性沒有明顯降低。升高，

28、塑性和韌性沒有明顯降低。溶質(zhì)原子溶入溶質(zhì)原子溶入晶格畸變晶格畸變位錯遠動阻力上升位錯遠動阻力上升金屬塑性變形困難金屬塑性變形困難強度、硬度升高。強度、硬度升高。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院372、金屬化合物、金屬化合物 在合金中，溶質(zhì)原子濃度超過固溶體的固在合金中，溶質(zhì)原子濃度超過固溶體的固溶極限時，將會形成一種晶格結(jié)構(gòu)，特性完全溶極限時，將會形成一種晶格結(jié)構(gòu)，特性完全不同于任一組元的新相，因其具有金屬性質(zhì)，不同于任一組元的新相，因其具有金屬性質(zhì)，稱之為金屬化合物。由于它們常處在相圖的中稱之為金屬化合物。由于它們常處在相圖的中間位置，所以

29、又被稱為中間相。中間相分為正間位置，所以又被稱為中間相。中間相分為正常價化合物、電子化合物和間隙化合物三種。常價化合物、電子化合物和間隙化合物三種。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院38（1）正常價化合物）正常價化合物 正常價化合物就是符合原子價規(guī)律的，受正常價化合物就是符合原子價規(guī)律的，受電負性控制的一種金屬化合物。如電負性控制的一種金屬化合物。如MnS、MgS、Mg2Si 等。正常價化合物的熔點，硬度及脆性等。正常價化合物的熔點，硬度及脆性均較高。均較高。 2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院

30、39（2）電子化合物）電子化合物 電子化合物通常是IB族或過渡族元素與B、A、A和A族元素所組成，它們不遵守化合價規(guī)律而是按照一定電子濃度比值（化合物中價電子數(shù)與原子數(shù)之比）形成金屬間化合物。電子濃度不同，晶體結(jié)構(gòu)類型也不同。 主要以金屬鍵結(jié)合， 具有明顯的金屬特性，熔點和硬度較高，塑性較差。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院40（3）間隙化合物）間隙化合物 間隙化合物主要是過渡族金屬元素和碳、氮等原子半徑較小的非金屬間隙化合物主要是過渡族金屬元素和碳、氮等原子半徑較小的非金屬元素所形成的化合物。分為間隙相和復雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。參見課元素所形

31、成的化合物。分為間隙相和復雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。參見課本表本表1-2. 間隙化合物間隙化合物Fe3C（滲碳體）（滲碳體）VC2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院41 二、工程材料的性能二、工程材料的性能1. 使用性能：物理、化學、力學性能； 2. 工藝性能：鑄造、鍛、焊、切削等。表征材料在給定外界條件下的行為材料的性能材料的性能2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院42（1）材料的強度）材料的強度 （2）塑性）塑性工程材料的力學性能工程材料的力學性能2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自

32、動化學院北京郵電大學自動化學院43（3）硬度）硬度 抵抗外物壓入的能力，稱為硬度綜合性能指標。 1布氏硬度布氏硬度HB 試驗最初由瑞典工程師 Johan August Brinell（1849年-1925年）于1900年提出。布氏硬度是第一個被廣泛用于工程學及冶金學的標準化硬度試驗。此試驗方法因壓痕較大和對待測材料損傷明顯，應用受到一定限制。 布氏硬度試驗一般采用直徑10毫米的球形鋼壓頭，用一定的負荷（試驗力）壓入被測材料表面。常見的試驗力可高達3,000千克力(29千牛頓)；對于軟的材料則可用較小的負荷。如果試驗材料很硬，則以碳化鎢球壓頭代替鋼壓頭。保持負荷一定時間后，卸除試驗力，測量材料表

33、面留下的壓痕之直徑。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院44適用于未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬適用于未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬或質(zhì)地輕軟的軸承合金。或質(zhì)地輕軟的軸承合金。 P = 負荷 (千克力)D = 壓頭直徑 (毫米)d = 壓痕直徑 (毫米)200 HBS 10/1000/30硬度值為200，鋼球壓頭，直徑是10mm，在1000Kg力下保持30秒HBW（使用硬質(zhì)合金球）2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院452洛氏硬度（金剛石壓頭或鋼球壓頭）洛氏硬度（金剛石壓頭或鋼球壓頭） 洛氏硬度試驗是簡

34、便、迅速的洛氏硬度試驗是簡便、迅速的硬度硬度測試方法。洛氏硬度試驗方法廣泛應用測試方法。洛氏硬度試驗方法廣泛應用于于生產(chǎn)生產(chǎn)制造制造、科學科學研究研究的各個領(lǐng)域。的各個領(lǐng)域。 洛氏硬度試驗是用標準型壓頭在先后兩次對被試材料表面施加洛氏硬度試驗是用標準型壓頭在先后兩次對被試材料表面施加試驗力試驗力（初（初試驗力試驗力F0與總試驗力與總試驗力F0 + F1），在試驗力的作用下壓頭壓入試樣表面。在總），在試驗力的作用下壓頭壓入試樣表面。在總試驗力保持一定時間后，卸除主試驗力試驗力保持一定時間后，卸除主試驗力F1，保留初始試驗力，保留初始試驗力F0的情況下測量的情況下測量壓入深度，以總試驗力下壓入深度

35、與在初試驗力下的壓入深度之差（即所謂的壓入深度，以總試驗力下壓入深度與在初試驗力下的壓入深度之差（即所謂的殘余壓入深度）來表征硬度的高低，殘余壓入深度值越大，硬度值越低，反之殘余壓入深度）來表征硬度的高低，殘余壓入深度值越大，硬度值越低，反之亦然。亦然。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院46洛氏硬度常用標尺有：洛氏硬度常用標尺有：B、C、A三種三種HRB標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。及較硬的銅合金。 HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。標尺用于測

36、試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應用最多的硬度試驗方法。這是金屬加工行業(yè)應用最多的硬度試驗方法。 HRA標尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實際應用上一標尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實際應用上一般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。2021年年11月月11日星期四日星期四北京郵電大學自動化學院北京郵電大學自動化學院473、維氏硬度維氏硬度HV 英文詞條名：英文詞條名：Vickers-hardness 表示材料硬度的一種標準。由英國科學家維克表示材料硬度的一種標準。由英國科學家維克斯首先提出。斯首先提出。維氏硬度試驗最初于維氏硬度試驗最初