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1、第2章 金属材料基础知识 金属与合金的组织结构金属与合金的组织结构 金属与合金的结晶金属与合金的结晶 本本 章章 要要 点点 金金属属材材料料的的力力学学性性能能与与其其内内部部组组织织结结构构密密切切相相关关。改改变变金金属属材材料料的的组组织织结结构构，能能改改变变其其性性能能。因因此此，了了解解金金属属材材料料的的组组织织结结构构及及其其变变化化规规律律，对对于于掌掌握握金金属属材料及其性能很有必要。材料及其性能很有必要。金属与合金的组织结构（1）体心立方晶格。1 金属的晶体结构和组织 1 1金属的晶体结构金属的晶体结构 （2）面心立方晶格。（3）密排六方晶格。2金属的组织 整个晶体内部
2、的晶格排列方位完全一致的晶体，称整个晶体内部的晶格排列方位完全一致的晶体，称为单晶体。实际应用的金属并非单晶体，而是由许多晶为单晶体。实际应用的金属并非单晶体，而是由许多晶格类型相同、但晶格的排列方位不同的单晶体组成的多格类型相同、但晶格的排列方位不同的单晶体组成的多晶体（如图晶体（如图2-6所示）。借助显微镜所观察到的金属材料所示）。借助显微镜所观察到的金属材料内部的微观形貌图像，称为金属的显微组织。纯金属的内部的微观形貌图像，称为金属的显微组织。纯金属的显微组织均为由若干外形不规则的小晶体组成的多晶体显微组织均为由若干外形不规则的小晶体组成的多晶体组织（如图组织（如图2-7所示），其中每个
3、小晶体称为晶粒，晶粒所示），其中每个小晶体称为晶粒，晶粒间的界面称为晶界。间的界面称为晶界。3金属的晶体缺陷（1 1）点缺陷。）点缺陷。）点缺陷。）点缺陷。（2 2）线缺陷。）线缺陷。）线缺陷。）线缺陷。（3 3）面缺陷。）面缺陷。）面缺陷。）面缺陷。合金的相结构和组织 1压力1合金的基本相结构（1）固溶体）固溶体 金属或非金属原子溶入另一种金属晶格中形成的金属或非金属原子溶入另一种金属晶格中形成的合金固相，称为固溶体。在固溶体中，保持原有晶格合金固相，称为固溶体。在固溶体中，保持原有晶格的组元称为溶剂，被溶入的组元称为溶质。例如，在的组元称为溶剂，被溶入的组元称为溶质。例如，在碳原子溶入碳原
4、子溶入-Fe晶格形成的固溶体中，晶格形成的固溶体中，-Fe为溶剂，为溶剂，碳为溶质；在锌原子溶入铜晶格形成的固溶体中，铜碳为溶质；在锌原子溶入铜晶格形成的固溶体中，铜为溶剂，锌为溶质。为溶剂，锌为溶质。1压力1合金的基本相结构（2）金属化合物）金属化合物 金属化合物是由合金组元间相互作用而形成的具金属化合物是由合金组元间相互作用而形成的具有金属特性的化合物。其主要特征是：具有与其组成有金属特性的化合物。其主要特征是：具有与其组成组元不同的新的复杂晶格；一般具有一定的化学成分，组元不同的新的复杂晶格；一般具有一定的化学成分，可用化学分子式表示其组成，如可用化学分子式表示其组成，如Fe3C、CuZ
5、n等；其等；其性能一般表现为熔点高、硬度高而脆性大。性能一般表现为熔点高、硬度高而脆性大。1压力2合金的组织 合金的组织由上述基本相组成，主要有单相组织合金的组织由上述基本相组成，主要有单相组织和多相组织两大类：由同一种基本相组成的组织，称和多相组织两大类：由同一种基本相组成的组织，称为单相组织；由两种或两种以上的基本相组成的组织，为单相组织；由两种或两种以上的基本相组成的组织，称为多相组织。称为多相组织。金属与合金的结晶 1 金属的结晶 1金属结晶的过冷现象 晶体的熔点晶体的熔点T0是表示其结晶与熔化的平衡温度，如是表示其结晶与熔化的平衡温度，如0是水结晶成冰或冰溶化为水的平衡温度。显然，液
6、体是水结晶成冰或冰溶化为水的平衡温度。显然，液体金属只有冷至平衡温度金属只有冷至平衡温度T0以下，才能完全结晶，故其实以下，才能完全结晶，故其实际结晶温度际结晶温度T1低于平衡温度低于平衡温度T0。1 金属的结晶 2金属的结晶过程 金属的结晶过程是通过晶核的形成与长大形成多晶体金属的结晶过程是通过晶核的形成与长大形成多晶体的转变过程（如图的转变过程（如图2-14所示）：首先在液态金属中形成一所示）：首先在液态金属中形成一些很小的金属晶体作为结晶的核心（晶核），然后晶核不些很小的金属晶体作为结晶的核心（晶核），然后晶核不断长大，如此不断地从液态金属中形成新的晶核并长大，断长大，如此不断地从液态金
7、属中形成新的晶核并长大，直至全部液态金属结晶完成为止，最终形成由许多晶粒组直至全部液态金属结晶完成为止，最终形成由许多晶粒组成的多晶体。成的多晶体。3晶粒大小的控制（1）晶粒大小对金属性能的影响。（2）细化晶粒的措施。提高冷却速度。加入不熔微粒。2 合金的结晶 与金属的结晶相比，合金的结晶要复杂得多：与金属的结晶相比，合金的结晶要复杂得多：其结晶过程多需在某一温度范围内进行，并伴随有其结晶过程多需在某一温度范围内进行，并伴随有液相和固相的成分变化；结晶产物除单相组织外，液相和固相的成分变化；结晶产物除单相组织外，还有多相组织；而某些合金结晶后的固相组织在继还有多相组织；而某些合金结晶后的固相组
8、织在继续冷却过程中，还会发生组织转变。因此，合金的续冷却过程中，还会发生组织转变。因此，合金的结晶需要借助试验测定的合金状态图来进行研究。结晶需要借助试验测定的合金状态图来进行研究。最为常用的状态图是二元合金状态图，它表示二元最为常用的状态图是二元合金状态图，它表示二元合金在平衡条件（即缓慢加热或缓慢冷却）下成分、合金在平衡条件（即缓慢加热或缓慢冷却）下成分、温度与相或组织关系的图形。对此，将结合铁碳合温度与相或组织关系的图形。对此，将结合铁碳合金状态图在后面的相关章节中进行介绍。金状态图在后面的相关章节中进行介绍。9、静夜四无邻，荒居旧业贫。5月-235月-23Saturday,May 20
9、,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。16:57:2616:57:2616:575/20/2023 4:57:26 PM11、以我独沈久，愧君相见频。5月-2316:57:2616:57May-2320-May-2312、故人江海别，几度隔山川。16:57:2616:57:2616:57Saturday,May 20,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。5月-235月-2316:57:2616:57:26May 20,202314、他乡生白发，旧国见青山。20 五月 20234:57:26 下午16:57:265月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。五月 234:57 下午5月-2
10、316:57May 20,202316、行动出成果，工作出财富。2023/5/20 16:57:2616:57:2620 May 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。4:57:26 下午4:57 下午16:57:265月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。5月-235月-23Saturday,May 20,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。16:57:2616:57:2616:575/20/2023 4:57:26 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。5月-2316:57:2616:57May-23
11、20-May-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。16:57:2616:57:2616:57Saturday,May 20,202313、不知香积寺，数里入云峰。5月-235月-2316:57:2616:57:26May 20,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。20 五月 20234:57:26 下午16:57:265月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。五月 234:57 下午5月-2316:57May 20,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/5/20 16:57:2616:57:2620 May 202317、空山
12、新雨后，天气晚来秋。4:57:26 下午4:57 下午16:57:265月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。5月-235月-23Saturday,May 20,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。16:57:2616:57:2616:575/20/2023 4:57:26 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。5月-2316:57:2616:57May-2320-May-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。16:57:2616:57:2616:57Saturday,May 20,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。5月-235月-2316:57:
13、2616:57:26May 20,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。20 五月 20234:57:26 下午16:57:265月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。五月 234:57 下午5月-2316:57May 20,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/5/20 16:57:2616:57:2620 May 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。4:57:26 下午4:57 下午16:57:265月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉