金屬工藝學(xué)第二章

第2章金屬材料基礎(chǔ)知識

金屬與合金的組織結(jié)構(gòu)金屬與合金的結(jié)晶本章要點(diǎn)

金屬材料的力學(xué)性能與其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。改變金屬材料的組織結(jié)構(gòu)，能改變其性能。因此，了解金屬材料的組織結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，對于掌握金屬材料及其性能很有必要。金屬與合金的組織結(jié)構(gòu)（1）體心立方晶格。1金屬的晶體結(jié)構(gòu)和組織1．金屬的晶體結(jié)構(gòu)

（2）面心立方晶格。（3）密排六方晶格。2．金屬的組織

整個晶體內(nèi)部的晶格排列方位完全一致的晶體，稱為單晶體。實(shí)際應(yīng)用的金屬并非單晶體，而是由許多晶格類型相同、但晶格的排列方位不同的單晶體組成的多晶體（如圖2-6所示）。借助顯微鏡所觀察到的金屬材料內(nèi)部的微觀形貌圖像，稱為金屬的顯微組織。純金屬的顯微組織均為由若干外形不規(guī)則的小晶體組成的多晶體組織（如圖2-7所示），其中每個小晶體稱為晶粒，晶粒間的界面稱為晶界。3．金屬的晶體缺陷（1）點(diǎn)缺陷。（2）線缺陷。（3）面缺陷。合金的相結(jié)構(gòu)和組織1．壓力1．合金的基本相結(jié)構(gòu)（1）固溶體

金屬或非金屬原子溶入另一種金屬晶格中形成的合金固相，稱為固溶體。在固溶體中，保持原有晶格的組元稱為溶劑，被溶入的組元稱為溶質(zhì)。例如，在碳原子溶入α-Fe晶格形成的固溶體中，α-Fe為溶劑，碳為溶質(zhì)；在鋅原子溶入銅晶格形成的固溶體中，銅為溶劑，鋅為溶質(zhì)。1．壓力1．合金的基本相結(jié)構(gòu)（2）金屬化合物

金屬化合物是由合金組元間相互作用而形成的具有金屬特性的化合物。其主要特征是：具有與其組成組元不同的新的復(fù)雜晶格；一般具有一定的化學(xué)成分，可用化學(xué)分子式表示其組成，如Fe3C、CuZn等；其性能一般表現(xiàn)為熔點(diǎn)高、硬度高而脆性大。1．壓力力2．合金金的組織織合金的組組織由上上述基本本相組成成，主要要有單相相組織和和多相組組織兩大大類：由由同一種種基本相相組成的的組織，，稱為單單相組織織；由兩兩種或兩兩種以上上的基本本相組成成的組織織，稱為為多相組組織。金屬與合金的結(jié)晶1金屬的結(jié)結(jié)晶1．金屬結(jié)晶晶的過冷現(xiàn)象象晶體的熔點(diǎn)T0是表示其結(jié)結(jié)晶與熔化的的平衡溫度，，如0℃是水水結(jié)晶成冰或或冰溶化為水水的平衡溫度度。顯然，液液體金屬只有有冷至平衡溫溫度T0以下，才能能完全結(jié)晶，，故其實(shí)際結(jié)結(jié)晶溫度T1低于平衡溫溫度T0。1金屬的結(jié)結(jié)晶2．金屬的結(jié)結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過過程是通過晶晶核的形成與與長大形成多多晶體的轉(zhuǎn)變變過程（如圖圖2-14所所示）：首先先在液態(tài)金屬屬中形成一些些很小的金屬屬晶體作為結(jié)結(jié)晶的核心（（晶核），然然后晶核不斷斷長大，如此此不斷地從液液態(tài)金屬中形形成新的晶核核并長大，直直至全部液態(tài)態(tài)金屬結(jié)晶完完成為止，最最終形成由許許多晶粒組成成的多晶體。。3．晶粒大小小的控制（1）晶粒大大小對金屬性性能的影響。。（2）細(xì)化晶晶粒的措施。。①提高冷卻速速度。②加入不熔微微粒。2合金的結(jié)結(jié)晶與金屬的結(jié)晶晶相比，合金金的結(jié)晶要復(fù)復(fù)雜得多：其其結(jié)晶過程多多需在某一溫溫度范圍內(nèi)進(jìn)進(jìn)行，并伴隨隨有液相和固固相的成分變變化；結(jié)晶產(chǎn)產(chǎn)物除單相組組織外，還有有多相組織；；而某些合金金結(jié)晶后的固固相組織在繼繼續(xù)冷卻過程程中，還會發(fā)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變變。因此，合合金的結(jié)晶需需要借助試驗(yàn)驗(yàn)測定的合金金狀態(tài)圖來進(jìn)進(jìn)行研究。最最為常用的狀狀態(tài)圖是二元元合金狀態(tài)圖圖，它表示二二元合金在平平衡條件（即即緩慢加熱或或緩慢冷卻））下成分、溫溫度與相或組組織關(guān)系的圖圖形。對此，，將結(jié)合鐵碳碳合金狀態(tài)圖圖在后面的相相關(guān)章節(jié)中進(jìn)進(jìn)行介紹。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:54:2121:54:2121:5412/29/20229:54:21PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見見頻。。12月-2221:54:2121:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:54:2121:54:2121:54Thursday,December29,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2221:54:2121:54:21December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20229:54:21下下午午21:54:2112月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行動出成果果，工作出財財富。。2022/12/2921:54:2121:54:2129December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。9:54:21下下午9:54下下午21:54:2112月-229、沒有失失敗，只只有暫時時停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。21:54:2121:54:2121:5412/29/20229:54:21PM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積積累。。。12月-2221:54:2221:54Dec-2229-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。21:54:2221:54:2221:54Thursday,December29,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2221:54:2221:54:22December29,202214、意意志志堅堅強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20229:54:22下下午午21:54:2212月月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少少年年十十五五二二十十時時，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2022/12/2921:54:2221:54:2229December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。9:54:22下午午9:54下午午21:54:2212月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱讀一切好好書如同和過過去最杰出的的人談話。21:54:2221:54:2221:5412/29/20229:54:22PM11、越越是是沒沒有有本本領(lǐng)領(lǐng)的的就就越越加加自自命命不不凡凡。。12月月-2221:54:2221:54Dec-2229-Dec-2212、越是是無能能的人人，越越喜歡歡挑剔剔別人人的錯錯兒。。21:54:2221:54:2221:54Thursday,December29,202213、知人者智，，自知者明。。勝人者有力力，自勝者強(qiáng)強(qiáng)。12月-2212月-2221:54:2221:54:22December29,202214、意意志志堅堅強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20229:54:22下下午午21:54:2212月月-2215、最具具挑戰(zhàn)戰(zhàn)性的的挑戰(zhàn)戰(zhàn)莫過過于提提升自自我。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December29,202216、業(yè)余生活要要有意義，不不要越軌。2022/12/2921:54:2221:54:2229December202217、一個人人即使已已登上頂頂峰，也也仍要自自強(qiáng)不息息。9:54:22下午午9:5