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金屬的晶體結(jié)構(gòu)（物質(zhì)是由原子組成的）

根據(jù)原子在物質(zhì)內(nèi)部的排列方式不同，可將物質(zhì)分為晶體和非晶體兩大類。凡內(nèi)部原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)稱為晶體。所有固態(tài)金屬都是晶體。

凡內(nèi)部原子呈不規(guī)則排列的物質(zhì)稱為非晶體。如：玻璃，松香，瀝青等。

電子顯微鏡觀察到晶體內(nèi)部原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)。晶體內(nèi)部原子的排列方式稱為晶體結(jié)構(gòu)。

金屬原子是通過正離子與自由電子的相互作用而結(jié)合的，稱為金屬鍵。

常見純金屬的晶體結(jié)構(gòu)有：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

什么是晶格？

晶格：用假想的直線將原子中心連接起來所形成的三維空間格架。直線的交點(diǎn)（原子中心）稱結(jié)點(diǎn)。晶胞：能夠完整地反映晶格特征的小幾何單元。

體心立方晶胞Body Centered Cubic Lattice（BCC）

體心立方晶胞中的原子數(shù)為1/8x8+1=2個，致密度為0.68。

體心立方：Cr鉻、W鎢、V釩、Cb鈮、Ta鉭、Mo鉬、鋼鐵（α-Fe、δ-Fe）。

面心立方晶胞Face Centered Cubic Lattice（FCC）

面心立方晶胞中的原子數(shù)為1/8x8+1/2x6=4個，致密度為0.74。

面心立方：Al鋁、Cu銅、Au金、Pb鉛、Ni鎳、Pt鉑、Ag銀、鋼鐵（γ-Fe）。

密排六方晶胞Hexagonal Close Packed Lattice（HCP）

密排六方晶胞中的原子數(shù)為1/6x12+1/2x2+3=6個，致密度為0.74。

密排六方：Zn鋅、Mg鎂、Zr鋯、Ca鈣、Co鈷、Mn錳、Ti鈦。

沖擊韌度是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。

體心立方晶格的沖擊韌性值會急劇降低，具有脆韌轉(zhuǎn)變溫度。

實際使用的金屬是由許多晶粒組成的，又叫多晶體。每一晶粒相當(dāng)于一個單晶體，晶粒內(nèi)的原子的排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的。晶粒之間的界面稱為晶界。

高溫的液態(tài)金屬冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬的過程，是一個結(jié)晶過程態(tài)，即原子由不規(guī)則態(tài)（液態(tài)）過渡到規(guī)則狀態(tài)（固態(tài)）的過程。結(jié)晶過程總是從晶核開始，晶核通常是依附于液態(tài)金屬中固態(tài)微粒雜質(zhì)而形成，液體中原子不斷向晶核聚集，使晶核長大；同時液體中又不斷產(chǎn)生新的晶粒，并不斷長大，直至所有的晶粒長大到互接觸，結(jié)晶即告結(jié)束。

 

實際晶體的原子排列并非無缺，由于種種原因使晶體的許多部位的原子排列受到破壞，從而產(chǎn)生各種各樣的缺陷。

 

常見的缺陷有：

①點(diǎn)缺陷------空位、間隙原子、置代原子；

②位錯。

 

點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子、置換原子）破壞了原子的平衡狀態(tài)，引起周圍晶格發(fā)生曲，稱晶格畸變。其結(jié)果使金屬屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度增高，塑性、韌性下降。

位錯，晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體發(fā)生局部滑移，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱作位錯。位錯的存在則使金屬容易塑性變形，強(qiáng)度降低。

鐵碳合金

通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金。鐵碳合金是由95％以上鐵和0.05％～4％碳及1％左右雜質(zhì)元素所組成合金。

當(dāng)含碳量小于0.02％時稱純鐵（工業(yè)純鐵）。

一般把碳含量0.02％～2％的稱為鋼。

含碳量大于2％的稱為鑄鐵。

合金相圖是什么？

鐵碳合金相圖又稱鐵碳相圖或鐵碳合金平衡圖，是通過實驗方法建立起來的，表示鐵碳合金在不同成分和溫度下的組織、性能以及他們之間相互關(guān)系的圖形。

橫、縱坐標(biāo)代表什么？

橫坐標(biāo)：碳的百分含量（0～6.69%），縱坐標(biāo)：溫度，多條分界線把相圖分成多個區(qū)域，每個區(qū)域均對應(yīng)著某一種組織。

鐵碳合金相圖中有那些關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵線？

P點(diǎn)：純鐵與鋼的分界點(diǎn)（0.0218%碳含量）

S點(diǎn)：共析線（0.77%碳含量）

E點(diǎn)：鋼與生鐵的分界點(diǎn)（2.11%含碳量）

C點(diǎn)：共晶點(diǎn)（4.3%含碳量）

ACD：液相線、AECF：固相線、GS：A3線、ES：ACM線、ECF：共晶線（1148℃）、PSK：共析線，又稱A1線（727℃）。

工業(yè)純鐵（小于0.0218%含碳量）

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