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金属的晶体结构

时间:2018-03-28? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
    在金相显微镜下看到的金属的晶粒简称组织。用电子显微镜可以观察到金属原子的各种规则排列,这种排列称为金属的晶体结构。 
    物质都是由原子构成的。按着原子排列的方式不同分为晶体和非晶体。除少数物质:松香、玻璃等,大多数固态无机物都是晶体。
    ①晶格:抽象地描述原子在晶体中排列形式的几何空间格子叫晶格。
    ②晶胞:晶体中具有代表性的一个最小部分称为晶胞,晶胞在空间有次序的重复就构成晶体。
    ③晶格常数:即晶胞三边长度:a、b、c,以埃为单位。
    1、常见金属的晶体结构
    原子排列的方式基本类型有14种而金属材料中常有的有三种类型:
    ①体心立方晶格:在立方体中心有一个原子,八个顶角各有一个原子
    ②面心立方晶格:在立方体六个面的中心各有一个原子,八个顶角各有一个原子。
    ③密排六方晶格:在晶胞六方柱体的十二角和上下六角底面中心各有一个原子,晶胞的中间还有三个原子。
    每种排列的方式不同则它们的致密度不同,面心和密排的致密度为0.74,体心的致密度为0.68。即中间有空隙决定了碳、氮等小原子能溶入晶格中,面心虽然致密度大但它的间隙尺寸大,能溶入碳原子就多,再有原子层面的排列密度也不一样就象石墨一层层之间间隙很大,很易破碎,而金刚石的四面体每个原子间距均一样就很硬,所以象面心立方晶格的金属的延展性好,塑性好就是面心立方晶格的滑移面多,滑移方向多的缘故。
    2、实际金属的结构
    ①单晶体:具有一致晶向的晶体叫单晶体。
    ②多晶体:由许多不同晶向的晶粒组成的晶体称多晶体。多晶体中每个晶粒内部的原子排列次序一样,但不同晶粒的晶体位向不同。由于多晶体是由许多不同位向的晶粒所组成,各晶粒的有向性互相抵消,所以多晶体呈现的是“无向性”又称“伪各向同性”
    ③晶界:在多晶体中晶粒和晶粒之间的交界称为晶界。晶界是两个位向不同的晶粒的过度区,所以在晶界处的原子排列不整齐,造成了晶格的畸变(即晶格常数发生了改变)并常有杂质存在,所以晶界处熔点偏低(化学能高)易受侵蚀(金相原理)。
    ④晶体的缺陷
    ⅰ点缺陷——空位和间隙原子、置代原子引起晶格的畸变,使其金属的屈服点和抗拉强度增高(所以热处理有渗C、N等工艺)(合金化等)
    ⅱ线缺陷——位错:若有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排称为位错。分为:
刃型位错和螺型位错,位错的存在使金属容易塑性变形,但使强度降低,位错附近晶格发生畸变。位错会动、位错的密度和运动对金属的塑性、强度、相变、疲劳、腐蚀等起重要作用,所以位错理论是当今研究金属学的重要领域
    ⅲ面缺陷——晶界和亚晶界
    3、金属的结晶过程
    结晶:大家把物质从液体状态转变为晶体状态的过程称为结晶。结晶就是从原子不规则排列状态(液态)过渡到规则排列状态(晶体状态)。液态金属凝固时,所放出的结晶潜热抵消向外界失散的热量,温度降低暂时停止这时的温度为结晶温度。
    平衡结晶温度:大家把极缓慢冷却时的结晶温度称为平衡结晶温度。在作平衡状态图时所用的均是平衡结晶温度。
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