金屬材料的性能

1、第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié) 純金屬的結(jié)晶第二章金屬材料的性能一、晶體與非晶體一、晶體與非晶體非晶體物質(zhì)內(nèi)部的原子呈無序堆積。晶體物質(zhì)內(nèi)部的原子呈有序、規(guī)則排列。 第一節(jié)第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 固態(tài)物質(zhì)根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可分為晶體和非晶體。晶體具有固定熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定熔點(diǎn)。晶體表現(xiàn)各向異性，非晶體表現(xiàn)出各向同性。二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1 1晶體結(jié)構(gòu)的概晶體結(jié)構(gòu)的概念念晶體內(nèi)部原子排列模型晶格和晶胞示意圖a） 晶格b） 晶胞2 2金屬晶格的類金屬晶格的類型型常見金屬晶格的類型 金屬的性能與其晶格類型和原子間的結(jié)合力有著密切的關(guān)系。三、單晶體與多晶三、單晶體與多晶體

2、體單晶體晶體內(nèi)部原子的排列位向是完全一致的晶體。多晶體由許多晶粒組成的晶體。單晶體示意圖多晶體示意圖 單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體顯示出各向同性，也稱“偽無向性”。四、四、 金屬的晶體缺陷金屬的晶體缺陷1. 1. 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷空位、間隙原子和置代原子空位、間隙原子和置代原子空位、 間隙原子和置代原子示意圖 無論是空位、間隙原子還是置代原子，在其周圍都會(huì)使晶格產(chǎn)生變形，這種現(xiàn)象稱為晶格畸變。 上述三種晶體缺陷造成的晶格畸變區(qū)僅限于缺陷原子周圍的較小區(qū)域，故統(tǒng)稱為點(diǎn)缺陷。2 2線缺陷線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò) 刃型位錯(cuò)示意圖a） 立體圖 b） 平面圖 位錯(cuò)的特點(diǎn)之一是很容易在晶體中移動(dòng)，金屬材料的塑性變形就是

3、通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。 在晶體中，位錯(cuò)的晶格畸變發(fā)生在沿半原子面端面的狹長(zhǎng)區(qū)域，故稱為線缺陷。3 3面缺陷面缺陷晶界和亞晶界晶界和亞晶界晶界過渡結(jié)構(gòu)示意圖亞晶界結(jié)構(gòu)示意圖 晶界晶粒與晶粒之間的分界面。亞晶界亞晶粒之間的界面。 在晶體中，晶界和亞晶界的晶格畸變均發(fā)生在一個(gè)曲面上，故稱為面缺陷。 第二節(jié)第二節(jié) 純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶轉(zhuǎn)爐煉鋼 生鐵的生產(chǎn)是以鐵礦石為原料，首先利用煉鐵設(shè)備冶煉成液體狀態(tài)的生鐵，然后再將其轉(zhuǎn)變成固體狀態(tài)；而鋼的生產(chǎn)是以生鐵為原料，在煉鋼爐內(nèi)繼續(xù)冶煉，首先得到液體狀態(tài)的鋼，然后再將其澆鑄成固體狀態(tài)的鋼錠或鋼坯。 金屬由液體轉(zhuǎn)變成固體的過程，實(shí)際上是一個(gè)金屬晶體形成的過程，稱之為“結(jié)晶”。 鋼錠澆鑄示意圖 a） 澆鑄示意圖 b） 鋼錠 1盛鋼桶 2滑動(dòng)水口 3鋼錠模 4鋼液 5底盤 金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)律排列的固體的過程稱為結(jié)晶。一、純金屬結(jié)晶的相關(guān)概念與過程一、純金屬結(jié)晶的相關(guān)概念與過程1. 1. 純金屬的冷卻曲線及過冷度純金屬的冷卻曲線及過冷度 熱分析法裝置示意圖1電爐 2坩堝 3金屬液 4熱電偶純金屬的冷卻曲線2. 2. 純金屬的結(jié)晶過程純金屬的結(jié)晶過程純金屬結(jié)晶過程示意圖結(jié)晶的過程是晶核的形成與長(zhǎng)大的過程。純金屬顯微組織圖二、金屬結(jié)晶后的晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響二、金屬結(jié)晶后的晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響晶粒大小對(duì)純鐵力學(xué)性能的