第二节影响金属材料性能的因素33课件

第二节影响金属材料性能的因素1晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则的周期性排列的物体。如金刚石、水晶、金属等。2非晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间无规则排列的物体。如松香、石蜡、玻璃等

纯金属的晶体结构晶体结构—晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式.

晶格—假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。晶胞—能反映晶格特征的最小组成单元。一、纯金属的晶体结构二、常见的金属晶体结构1体心立方晶格有：钼（Mo）、钨、钒、铬、铌、α-Fe等2面心立方晶格3密排六方晶胞面心立方晶格金属有：铝、铜、镍、金、银、γ-Fe等。密排六方晶格金属有：镁、镉（Cd）、锌、铍（Be）等。面心立方体心立方密排六方(较好的塑性)(较脆)X

三

、金属晶体的特性1金属有确定的熔点。2金属晶体有各向异性（单晶体）。3晶体排列有规则的、周期的。4具有规则的外形。四、合金

由两种或两种以上的金属元素或金属元素和非金属元素组成的具有金属特性的物质、称为合金。1.组元

组元可以是金属、非金属或稳定化合物。组成合金的独立的，最基本的单元称组元由两种组元组成的合金，称为二元合金。2.二元合金-5合金举例：碳钢：是铁与碳所组成的合金。白铜：主要是铜与镍所组成的合金。黄铜：是铜与锌等元素组成的合金。合金除具备纯金属的基本特性外，还可以拥有纯金属所不能达到的一系列机械特性与理化特性,如高强度、高硬度、高耐磨性、强磁性、耐蚀性等。3相在固态下，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。具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做相。4.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。组织是指用肉眼或显微镜等所观察到的材料的微观形貌。1、固溶体合金中两组元在液态和固态下都互相溶解，共同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，称为固溶体。固溶体溶剂+溶质一种固相能够保持其原有晶格类型并与固溶体晶格相同的组元称为溶剂。失去原有晶格类型的组元称为溶质，一般在合金中含量较少。五、合金的晶体结构（1）固溶体的分类根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为：间隙固溶体和置换固溶体。根据溶质原子在溶剂晶格中分布是否有规律可将固溶体分为：有序固溶体和无序固溶体。根据溶质原子在溶剂晶格中的溶解度可将固溶体分为：有限固溶体和无限固溶体。溶解度：指溶质在固溶体中的极限浓度。间隙固溶体溶质原子进入溶剂晶格中的间隙之中形成的固溶体。置换固溶体溶质原子占据在溶剂晶格的某些结点上，使晶格上的某些溶剂原子被置换而形成的固溶体。间隙固溶体置换固溶体溶质与溶剂以任何比例都能互溶，互溶度达100％，则称为无限固溶体，否则为有限固溶体。溶质原子有规则地占据溶剂结构中的固定位置，溶质与溶剂原子数之比为一定值时，所形成的固溶体称为有序固溶体。否则为无序固溶体。碳在α－

Fe中的间隙固溶体铜和金形成的置换固溶体（2）固溶体的性能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现象称为固溶强化。它是强化金属材料的重要途径之一。固溶体的强度和塑性、韧性之间有较好的配合，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。2、金属化合物它是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。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、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。3、机械混合物工业合金中其组织仅由化合物单相组成的情况是不存在的。因为化合物固然有很高的硬度，但脆性太大，无法应用。固溶体组成的合金，往往由于强度、硬度等不够高，使用受到一定限制。绝大多数的工业合金，其组织均为固溶体与少量化合物(一种或几种)所构成的机械混合物。合金的性能取决于其形态、大小、数量、种类等。当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将显著提高合金的强度、硬度和耐磨性（此现象称为弥散强化）。因此，金属化合物主要用来作为碳钢、各类合金钢、硬