金属工艺学第二章ppt课件.ppt

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1、第二章金属的晶体结构1第二章金属的晶体结构本章重点：纯金属的晶格类型及晶体缺陷；细化晶粒的措施；合金的晶体结构；二元匀晶相图分析本章难点：铸锭组织；二元匀晶相图分析2本节重点晶格类型晶体缺陷第一节纯金属的晶体结构细化晶粒的措施本节难点铸锭组织3晶体与晶格晶体结构、金相组织与晶体缺陷金属的结晶与铸锭组织第一节纯金属的晶体结构主要内容4晶格：原子看作点，用直线连接成的空间格子。晶胞：代表晶格的原子排列规律的最小几何单位。一、晶体与晶格1、晶体与晶格51）体心立方晶格2、典型的晶格类型：重点内容动画演示6体心立方晶格a）晶胞形状－－立方体。b）原

2、子分布－－结点、中心。c）晶胞－－－－包含2个原子。d）致密度－－－0.68属于这类金属晶格的有：α-Fe、Cr、V、W、Mo等。72）面心立方晶格动画演示8面心立方晶格a）晶胞形状－－－立方体。b）原子分布－－－结点、各面中心。c）晶胞－－－－－包含4个原子。d）致密度－－－－0.74属于这类金属的有：r-Fe、Al、Cu、Ni等。93）密排六方晶格动画演示10密排六方晶格a）晶胞形状－－六棱柱体。b）原子分布－－结点、上下面中心，体中心有三个。c）晶胞－－－－包含6个原子。d）致密度－－－0.74。属于这类金属的有：Mg、Zn、α－Ti

3、等。111、多晶体结构：二、晶体结构、金相组织与晶体缺陷工业上使用的金属属于多晶体。2、金相组织：组织是指用肉眼或在显微镜下所观察到的图象。包括晶粒或组成相的形状、尺寸、分布及相互之间的组合状态。金相组织是在显微镜下所观察到的图象。123、晶体缺陷：重点内容局部原子排列的不完整区域。二、晶体结构、金相组织与晶体缺陷根据缺陷的几何形状，分为:点缺陷线缺陷面缺陷131）点缺陷：晶格扭曲点缺陷带来性能的变化，如强度的提高等。晶格空位、间隙原子和置换原子。142）线缺陷：刃型位错是最简单的位错。即位错：是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移

4、而造成。理想晶体刃型位错15位错与力学性能163）面缺陷：晶界及亚晶界愈多，晶格畸变越大，晶体的强度愈高。主要指晶界和亚晶界晶界亚晶界17缺陷特征对比缺陷类别分类对材料性能的影响点缺陷空位、间隙原子、置换原子强度、硬度提高，固溶强化等线缺陷位错加工硬化等面缺陷晶界、亚晶界易腐蚀，细晶强化18三、金属的结晶与铸锭组织铸锭组织冷却曲线与过冷度细化晶粒的措施纯金属的结晶过程金属的同素异构转变单晶体与非晶态合金的制取191、纯金属的结晶过程不断形核＋晶核不断长大同时进行的基本过程。液态金属形核晶核长大完全结晶20金属的结晶212、冷却曲线与过冷度

5、ºCLT0TnS0T0：理论结晶温度Tn：实际结晶温度ΔT=T0—Tn（过冷度）实际上ºCT0LabS0a：结晶开始点b：结晶终了点理论上}T为什么会出现水平台阶？22金属冷却曲线的解释：Tn＝T0，液、固态平衡，自由能变化为零，不能自发结晶。△T时，液态与固态的自由能之差大于零，结晶进行。△T越大，自由能差越大，结晶推动力越大，晶体生长速度越大。原因：自发转变（等温等压下）的方向，能量减少。过冷是金属结晶的必要条件。233、影响晶核尺寸的因素重点内容1）晶粒粗细对材料力学性能的影响一般来说，晶粒愈细力学性能越好，即强度和硬度愈高，同

6、时塑性和韧性愈好。（细晶强化）晶粒平均直径／mm抗拉强度/Pa屈服点/Pa伸长率/%9.7016.5x1074.0x10728.87.0018.0x1073.8x10730.62.5021.1x1074.4x10739.50.2026.3x1075.7x10748.80.1626.4x1076.5x10750.7晶粒大小对纯铁力学性能的影响24增大过冷度：增加冷却速度；2）细化晶粒的方法：变质处理：振动：搅拌在液体金属中加入变质剂(孕育剂)，以细化粒和改善组织的工艺措施。形核率和长大率都增大，但形核率增大较快。如果结晶时晶核不多而生长速度快

7、，则结晶后的晶粒是粗还是细？255、铸锭组织中心等轴晶粒区表层细晶粒区过冷度大＋模壁的人工晶核作用柱状晶粒层模壁温升，形核率降低，长大率提高，形成柱状晶。中心区温差减小，形成粗大等轴晶粒区。266、金属的同素异构转变概念：温度变化－－晶格类型变化。意义：利用热处理，改善材料性能。271538cº1394ºc912ºc室温δ-Feγ-Feα-Fe体心立方面心立方体心立方28第二节合金的晶体结构重点：合金的晶体结构难点：相的概念29主要内容合金中的相固溶体金属化合物30一、合金中的相合金：由两种或两种以上的金属与金属元素或金属与非金属元素组成的

8、具有金属性质的物质。组元：组成合金的基本元素。相：金属或合金中，凡是成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。例如：单一的液相；单一的固相；液相、固相两相共存；相组