金屬材料及熱處理知識第2章課件

1、第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 了解常用金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶規(guī)律，理解晶粒大小與力學(xué)性能的關(guān)系，熟悉控制晶粒大小的方法。第二章 金屬金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶目 錄第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)三、合金的組織結(jié)構(gòu)第二節(jié) 金屬的結(jié)晶一、純金屬的結(jié)晶二、晶粒的大小與控制措施復(fù)習(xí)思考題第二章 金屬金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識1.晶體與非晶體 物質(zhì)內(nèi)的質(zhì)點在三維空間按一定的規(guī)律作周期性排列的物質(zhì)稱為晶體；而質(zhì)點是散亂排列的稱為非晶體。2.晶格與晶胞圖2-1 晶體中原子的堆垛模型第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 用以描述晶體中原子排列規(guī)律的空間幾

2、何格架稱為晶格，見圖2-2a。從晶格中選取一個能完全反映晶格特征的最小幾何單元就是晶胞，見圖2-2b。圖2-2 晶格與晶胞a）晶格 b)晶胞第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.常用金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變 少數(shù)金屬在固態(tài)下，其晶格類型隨溫度的變化發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。鐵、鈷、錫、鈦（1）體心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格圖2-4是純鐵在常壓下的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化。3.實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)圖2-4 純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)三、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.合金的基本概念 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非

3、金屬元素組成的、具有金屬特征的物質(zhì)。 組成合金最基本的、獨立的單元叫組元。根據(jù)組元數(shù)目的多少，可將合金分為二元合金、三元合金等。2.固溶體 固態(tài)下合金中的組元間相互溶解形成的均勻相稱為固溶體。在固溶體中晶格保持不變的組元稱為溶劑，因此固溶體的晶格與溶劑的晶格相同，固溶體中的其他組元稱為溶質(zhì)。圖2-6 固溶體結(jié)構(gòu)示意圖a）置換固溶體 b）間隙固溶體（1）固溶體的類型 分為置換固溶體和間隙固溶體兩類，如圖2-6a、b所示。（2）固溶體的性能3.金屬化合物 金屬化合物是合金中各組元間發(fā)生相互作用而形成的具有金屬特性的一種新相。 金屬化合物的熔點高，性能硬而脆。固溶體、金屬化合物是組成合金的基本相。第

4、一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié) 金屬的結(jié)晶金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程稱為結(jié)晶。一、純金屬的結(jié)晶1.冷卻曲線與過冷度 熱分析法是使熔化后的金屬液緩慢冷卻，每隔一定時間記錄下溫度值，將溫度T和對應(yīng)時間t繪制成Tt曲線，即得到如圖2-8a所示的冷卻曲線。 理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差值稱為過冷度，用T表示，T=T0-Tn。冷卻速度越大，實際結(jié)晶溫度越低，過冷度也越大，見圖2-8b。圖2-8 冷卻曲線a)純金屬的冷卻曲線 b)金屬在不同冷卻速度下的冷卻曲線第二節(jié) 金屬的結(jié)晶圖2-9 純金屬的結(jié)晶過程第二節(jié) 金屬的結(jié)晶2.純金屬的結(jié)晶過程二、晶粒大小與控制措施 在室溫下，金屬的晶粒越細(xì)，其強度、硬度越高，塑性、韌性越好。表2-1 純鐵的晶粒大小與力學(xué)性能的關(guān)系晶粒平均直徑/m抗拉強度b/MPa斷后伸長率10（%）9.716828.87.018430.62.521539.60.226848.80.1627050.70.128450（1）增加過冷度（2）變質(zhì)處理細(xì)化晶粒方法第二節(jié) 金屬的結(jié)晶1.什么叫晶體？什么叫非晶體？2.什么叫晶格？什么叫晶胞？3.常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？4.試述鐵有哪幾種同素異晶體？5.晶體缺陷有哪幾種？試述晶體缺陷對力學(xué)性能的影響。6.什么叫固溶體？什么