1、金属的晶体结构与结晶学习目标：金属材料的晶体结构金属材料的实际晶体结构金属材料的实际晶体结构金属的同素异构转变金属的同素异构转变合金的相结构合金的相结构金属材料铸锭组织特征金属材料铸锭组织特征金属材料塑性变形与再结晶金属材料塑性变形与再结晶金属的晶体结构与结晶晶体与非晶体晶体与非晶体非晶体：非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状 况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、树脂等。晶体：晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质，金属的固态、金刚石、明矾晶体等。性能：性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性，非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。一、金属材料的晶体结构晶格和晶胞：表示原子在晶体中排列规律的
2、空间格架叫做晶格。能完整地反映晶格特征的最小几何单元，称为晶胞。晶面和晶向：在晶体中由一系列原子组成的平面，秋为晶面。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，称为晶向 晶体结构的概念体心立方晶格：它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心。如：铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）及-Fe面心立方晶格：它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体六个面的中心。如：铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及-Fe密排六方晶格：它的晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角上和上、下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内。属于这
3、种晶格类型的金属有镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（Zn）等。金属晶格的类型金属材料的实际晶体结构金属材料的实际晶体结构点缺陷点缺陷 晶体中呈点状的缺陷，即在三维晶体中呈点状的缺陷，即在三维空间上尺寸都很小的晶体缺陷空间上尺寸都很小的晶体缺陷线缺陷线缺陷 三维空间的两个方向上尺寸很小三维空间的两个方向上尺寸很小的晶体缺陷的晶体缺陷面缺陷面缺陷 在二维方向上尺寸很大，在第三在二维方向上尺寸很大，在第三个方向上尺寸很小，呈面状分布的缺陷个方向上尺寸很小，呈面状分布的缺陷 金属由原子不规则排列的金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结列的固体的过程称
4、为结晶。晶。纯金属的冷却曲线及过纯金属的冷却曲线及过冷度。冷度。用热分析法进行研究用热分析法进行研究 纯金属的冷却曲线纯金属的冷却曲线(理论理论)纯金属的冷却曲线纯金属的冷却曲线(实际实际)二、纯金属的结晶二、纯金属的结晶纯金属的结晶过程纯金属的结晶过程结晶结晶结束结束晶核晶核长长 大大形形 核核 与与晶晶 核核 长长 大大形形 核核溶溶 液液u晶粒大小对金属材料力学性能的影响晶粒大小对金属材料力学性能的影响u控制晶粒大小的方法控制晶粒大小的方法（1）加快液态金属材料的冷却速度；）加快液态金属材料的冷却速度；（2）变质处理）变质处理（3）采用机械振动、超声波振动和电）采用机械振动、超声波振动和
5、电磁振动等；磁振动等；金属材料结晶后晶粒的控制金属材料结晶后晶粒的控制三、金属的同素异构转变三、金属的同素异构转变金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为象称为同素异构转变同素异构转变。具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母希腊字母，等表示等表示同素异构转变是由晶核的形成同素异构转变是由晶核的形成与晶核的长大两个基本过程完成，与晶核的长大
6、两个基本过程完成，新晶核在原晶界处生成新晶核在原晶界处生成同素异构转变有过冷（过热）同素异构转变有过冷（过热）现象，并且转变时具有较大的过现象，并且转变时具有较大的过冷度冷度同素异构转变过程中，有相变同素异构转变过程中，有相变潜热产生，在冷却曲线上出现水潜热产生，在冷却曲线上出现水平线段，但这种转变在固态下进平线段，但这种转变在固态下进行的，它与液体结晶相比具有不行的，它与液体结晶相比具有不同之处同之处同素异构转变时常伴有金属材同素异构转变时常伴有金属材料体积的变化料体积的变化四、合金的相结构四、合金的相结构u组元组元u合金系合金系u相相u组织组织基本概念基本概念合金的相结构合金的相结构固溶体
7、固溶体置换固溶体置换固溶体间隙固溶体间隙固溶体金属氧化物金属氧化物机械混合物机械混合物五、合金的结晶五、合金的结晶1.合金的结晶过程合金的结晶过程2.合金结晶冷却曲线合金结晶冷却曲线 形成单相固溶体的结晶冷却曲线形成单相固溶体的结晶冷却曲线 形成单相混合物或共晶体的结晶冷形成单相混合物或共晶体的结晶冷却曲线却曲线 形成机械混合物的冷却曲线形成机械混合物的冷却曲线六、金属材料铸锭组织特征六、金属材料铸锭组织特征1.铸锭的组织结构铸锭的组织结构表面细晶粒区表面细晶粒区柱状晶粒区柱状晶粒区等轴晶粒区等轴晶粒区2.定向结晶和单晶定向结晶和单晶七、金属材料塑性变形与再结晶七、金属材料塑性变形与再结晶金属材料塑性变形金属材料塑性变形塑性变形实质塑性变形实质冷变形强化冷变形强化回复回复再结晶再结晶晶粒长大晶粒长大八、金属材料焊接接头组织八、金属材料焊接接头组织焊缝焊缝熔合区熔合区热影响区热影响区过热区过热区正火区正火区部分相变区部分相变区
