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金属学和热处理知识大全(1)

发布时间:2019-11-13   浏览量:552次

金属的晶体结构(物质是由原子组成的)


根据原子在物质内部的排列方式不同,可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈规则排列的物质称为晶体。所有固态金属都是晶体。

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凡内部原子呈不规则排列的物质称为非晶体。如:玻璃,松香,沥青等。


电子显微镜观察到晶体内部原子各种规则排列,称为金属的晶体结构。晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。


金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的,称为金属键。


常见纯金属的晶体结构有:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。


什么是晶格?


晶格:用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点(原子中心)称结点。晶胞:能够完整地反映晶格特征的最小几何单元。

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


体心立方晶胞中的原子数为1/8x8+1=2个,致密度为0.68。


体心立方:Cr铬、W钨、V钒、Cb铌、Ta钽、Mo钼、钢铁(α-Fe、δ-Fe)。

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


面心立方晶胞中的原子数为1/8x8+1/2x6=4个,致密度为0.74。


面心立方:Al铝、Cu铜、Au金、Pb铅、Ni镍、Pt铂、Ag银、钢铁(γ-Fe)。

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


密排六方晶胞中的原子数为1/6x12+1/2x2+3=6个,致密度为0.74。


密排六方:Zn锌、Mg镁、Zr锆、Ca钙、Co钴、Mn锰、Ti钛。


冲击韧度是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。

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体心立方晶格的冲击韧性值会急剧降低,具有脆韧转变温度。


实际使用的金属是由许多晶粒组成的,又叫多晶体。每一晶粒相当于一个单晶体,晶粒内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。晶粒之间的界面称为晶界。

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高温的液态金属冷却转变为固态金属的过程,是一个结晶过程态,即原子由不规则态(液态)过渡到规则状态(固态)的过程。结晶过程总是从晶核开始,晶核通常是依附于液态金属中固态微粒杂质而形成,液体中原子不断向晶核聚集,使晶核长大;同时液体中又不断产生新的晶粒,并不断长大,直至所有的晶粒长大到互接触,结晶即告结束。

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实际晶体的原子排列并非完美无缺,由于种种原因使晶体的许多部位的原子排列受到破坏,从而产生各种各样的缺陷。

 

常见的缺陷有:


①点缺陷------空位、间隙原子、置代原子;


②位错。

 

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点缺陷(空位、间隙原子、置换原子)破坏了原子的平衡状态,引起周围晶格发生曲,称晶格畸变。其结果使金属屈服点、抗拉强度增高,塑性、韧性下降。

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位错,晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。位错的存在则使金属容易塑性变形,强度降低。

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铁碳合金


通常把钢和铸铁统称为铁碳合金。铁碳合金是由95%以上铁和0.05%~4%碳及1%左右杂质元素所组成合金。

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当含碳量小于0.02%时称纯铁(工业纯铁)。


一般把碳含量0.02%~2%的称为钢。


含碳量大于2%的称为铸铁。

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合金相图是什么?


铁碳合金相图又称铁碳相图或铁碳合金平衡图,是通过实验方法建立起来的,表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及他们之间相互关系的图形。


横、纵坐标代表什么?


横坐标:碳的百分含量(0~6.69%),纵坐标:温度,多条分界线把相图分成多个区域,每个区域均对应着某一种组织。


铁碳合金相图中有那些关键点和关键线?


P点:纯铁与钢的分界点(0.0218%碳含量)


S点:共析线(0.77%碳含量)


E点:钢与生铁的分界点(2.11%含碳量)


C点:共晶点(4.3%含碳量)


ACD:液相线、AECF:固相线、GS:A3线、ES:ACM线、ECF:共晶线(1148℃)、PSK:共析线,又称A1线(727℃)。


工业纯铁(小于0.0218%含碳量)

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