《机械制造基础》 自考 课件 第3章 金属的结构及结晶.pptx

第3章金属的结构及结晶本章要点课程名称、模块（章或节）序号与模块（章或节）名称13.1金属的晶体结构3.2金属的同素异构3.3二元合金的晶体结构3.4二元合金相图

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶23.1.1纯金属的晶体结构固态物质按原子（或分子）的聚集状态不同分为晶体和非晶体两大类。在自然界中，除少数固态物质（如松香、普通玻璃、沥青等）是非晶体外，绝大多数固态无机物都是晶体，常见的固态金属都是晶体。在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律做周期性的排列；非晶体中这些质点是无规则地堆积在一起。这就是晶体与非晶体的根本区别。1.晶体与非晶体固体材料的性能是由其内部结构所决定，在制造、使用、研究和发展固体材料时，材料的内部结构是很重要的研究对象。由于金属材料是最主要的工程材料，且在通常情况下均属于固体晶体材料。

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶33.1.1纯金属的晶体结构如果把所有具有相同环境的原子或原子群作为一个质点，则晶体结构可以抽象为这些质点在空间上的、周期性规则排列的空间点阵。在空间点阵中取一单位体积（通常为六面体）作为点阵的最小组成单元，称为晶胞。以晶胞的棱边长a、b、c和棱边之间的夹角a、β、γ（称为晶格常数）来表示晶胞大小和形状。2.晶体的空间点阵晶体中原子排列示意图a）原子排列模型b）晶格c）晶胞

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶43.1.1纯金属的晶体结构金属材料包括纯金属和合金，在一般情况下都是晶体。最常见的金属晶体结构有三种，即体心立方、面心立方和密排六方晶格。3.金属的晶体结构金属的晶体结构a）体心立方b）面心立方c）密排六方

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶53.1.2实际金属结构实际的金属结构都包含着许多小晶体，每个小晶体内的晶格方位是一致的，而小晶体之间彼此方位不同。由于每个小晶体都具有不规则的颗粒外形，故称为“晶粒”，晶粒是微小的或微米尺度的晶体；晶粒与晶粒之间的界面叫做“晶界”。由于晶界是两相邻晶粒不同晶格方位的过渡区，所以在晶界上原子排列总是不规则的。这种由多晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。钢铁材料的晶粒大小一般为10-1~10-3mm左右，所以必须在显微镜下才能观察到，因此也叫“显微组织”。有色金属的晶粒一般都比较粗大，有时肉眼就可以看见。1.多晶体结构

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶63.1.2实际金属结构在实际晶体中，或多或少存在偏离理想结构的区域，称为晶格缺陷。晶格缺陷按几何形状可分为点缺陷（晶格空位、间隙原子和置换原子）、线缺陷（晶体中呈连续线状分布的位错）和面缺陷（晶界）三类。所有这些缺陷，都将导致周围的晶格发生明显的畸变，从而对金属的力学性能、化学性能产生显著的影响。2.晶格缺陷点缺陷示意图刃型位错结构示意图a）晶格空位b)间隙原子c）置换原子

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶73.1.3金属的结晶（1）冷却曲线。金属在结晶过程中，其结晶温度可以用热分析法测定。将液态金属放在炉中缓慢冷却，在冷却过程中测得温度随时间变化的数据，则得到如图所示的冷却曲线a。（2）结晶温度。由于结晶时放出潜热，补偿了冷却散失的热量，所以冷却曲线出现水平台阶，即结晶在恒温下进行。（3）理论结晶温度。在无限缓慢冷却条件下的平衡结晶温度Tm称为理论结晶温度。（4）实际结晶温度。曲线b表示实际的结晶过程。在实际结晶时，冷却速度不可能无限缓慢，因此实际结晶温度Tn总是低于理论结晶温度Tm。（5）过冷度。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。即1.金属结晶的概念金属溶液在凝固后一般都以晶质状态存在，即内部原子由不规则的排列转变到规则排列。形成晶体的过程，称为结晶过程，它直接影响金属内部的组织与性能。纯金属结晶时的冷却曲线?

3.1金属的晶体结构机械制造基础第3章金属的结构及结晶83.1.3金属的结晶金属的结晶过程是不断形成晶核和晶核不断长大的过程，即由晶核的产生