工程材料-4new

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1、工程材料工程材料2第三讲实际金属中的晶体缺陷晶体缺陷的种类空位：点缺陷：间隙原子：三维尺寸都很小的缺陷异类原子：线缺陷：刃型位错：2维尺寸很小，第3维尺寸很螺旋位错：大的缺陷面缺陷：晶界：2维尺寸很大，第3维尺寸很亚晶界：小的缺陷3第三讲实际金属中的晶体缺陷1、点缺陷空位——晶格中没有原子的结点，如2、5、4间隙原子——位于晶格间隙中的原子，如3、新5异类原子——纯金属中，存在的杂质、其他元素的原子，点缺陷造成局部晶格如1和6畸变——电阻率、屈服强度增加，密度变化。4第三讲实际金属中的晶体缺陷1、点缺陷含有杂质种类不同，宝石的颜色呈

2、现出多种色彩。宝石的化学成分：AlO23杂质颜色铬红宝石铁(+2）或钛蓝宝石铁(+3）绿宝石5第三讲实际金属中的晶体缺陷2、线缺陷——位错刃型位错：晶体的一部分相对另一部分出现一个多余的原子面。位错影响金属力学性能：塑性加工时，位错密度升高，导致屈服强度升高。6第三讲实际金属中的晶体缺陷2、线缺陷——位错螺型位错：晶体的一部分相对另一部分出现向后错动一个原子间距，局部原子错排。7第三讲实际金属中的晶体缺陷33、、面缺陷面缺陷晶界——晶粒与晶粒之间的接触界面晶界可以提高金属的强度，晶粒越细，晶界越多，金属强度越高，塑性越好。—细晶强化

3、8第三讲实际金属中的晶体缺陷33、、面缺陷面缺陷晶粒度与材料力学性能关系晶粒度极限拉伸强度屈服应力延伸率（每平方毫米的晶数）（MPa）（MPa）（%）6.32374635.3512747044.819429410847.59第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构几个重要的概念：合金——一种金属元素同另外一种或几种其他元素，通过熔化等方法结合在一起，所形成的具有金属特性的物质，如铝合金、镁合金组元——组成合金的独立的、最基本的单元二元合金——由两个组元构成的合金，如铁碳合金相——合金中具有相同化学成分、相同晶体结构，并有界面与其他部分

4、分开的均匀组成部分10第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构•在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。•铁在同素异构转变过程中，会出现相的变化。•纯铁是单相的，而钢一般是双相或是多相的。•固态白铜（铜与镍二元合金）是单相的。•合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。11第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构合金中的基本相：固溶体、金属化合物。固溶体合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相，用α、β表示。如Cu(Zn)金属化合物合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相，如FeC312

5、第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构固溶体一种固相溶剂+溶质能够保持其原有晶格类失去原有晶格类型的组型并与固溶体晶格相同元称为溶质，一般在合的组元称为溶剂。金中含量较少。13第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构固溶体分类：间隙固溶体：溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中置换固溶体：溶质原子取代溶剂晶格某些结点上的原子置换固溶体间隙固溶体14第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构固溶体与纯金属相比强度、硬度升高。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的它是强化金属材料现象称为固溶强化。的重要途径之一。（晶格畸变，增大位错运动阻力，变形更

6、困难，合金强度提高）固溶体的强度明显提高，塑性、韧性有限提高。所以其综合性能较好，常作为结构合金的基体相固溶体与纯金属相比电阻率上升，导电率下降等。15第三讲合金的晶体结构1.合金的晶体结构金属化合物分类：正常价化合物：严格遵守化合价规律，如ZnS、MgSi，2硬度高，脆性大电子化合物：不遵守化合价但符合一定电子浓度，如CuAl3具有金属特性，硬度较高，塑性较差间隙化合物：过渡元素＋原子半径小的非金属元素，如ZrC、FeC3高的硬度和熔点¢金属化合物一般具有复杂的晶体结构，熔点高，硬而脆。¢合金中出现金属化合物时，常能提高合金的强度

7、、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。16第三讲合金的晶体结构2金属材料的组织组织：显微镜中显微镜中显微镜中金属材料内部的微观形貌，由数量、形态、大小和分布方式不同的一种或几种相组成。观察方法金相砂纸磨光—抛光—侵蚀剂侵蚀—金相显微镜影响组织的因素化学成分、工艺过程17第三讲合金的晶体结构2金属材料的组织200μm重光-XGZ-1A光学显微镜碳钢金相照片18第三讲合金的晶体结构2金属材料的组织•合金的组织是由数量、大小、形状和分布方式不同的各种相所组成的。•不同组织具有不同的性能。•由不同组织构成的材料具有不同的性能。•同一种钢经过不

8、同的热处理可以获得不同的组织，从而获得不同的性能。•45钢经过不同的热处理可以获得珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体等组织。并获得不同的性能。19第三讲合金的晶体结构2金属材料的组织晶粒度：单位面积上的晶粒数目或晶粒的平均线长度的