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金屬的晶體結構（物質是由原子組成的）

根據原子在物質內部的排列方式不同，可將物質分為晶體和非晶體兩大類。凡內部原子呈規則排列的物質稱為晶體。所有固態金屬都是晶體。

凡內部原子呈不規則排列的物質稱為非晶體。如：玻璃，松香，瀝青等。

電子顯微鏡觀察到晶體內部原子各種規則排列，稱為金屬的晶體結構。晶體內部原子的排列方式稱為晶體結構。

金屬原子是通過正離子與自由電子的相互作用而結合的，稱為金屬鍵。

常見純金屬的晶體結構有：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

什么是晶格？

晶格：用假想的直線將原子中心連接起來所形成的三維空間格架。直線的交點（原子中心）稱結點。晶胞：能夠完整地反映晶格特征的小幾何單元。

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

體心立方晶胞中的原子數為1/8x8+1=2個，致密度為0.68。

體心立方：Cr鉻、W鎢、V釩、Cb鈮、Ta鉭、Mo鉬、鋼鐵（α-Fe、δ-Fe）。

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

面心立方晶胞中的原子數為1/8x8+1/2x6=4個，致密度為0.74。

面心立方：Al鋁、Cu銅、Au金、Pb鉛、Ni鎳、Pt鉑、Ag銀、鋼鐵（γ-Fe）。

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

密排六方晶胞中的原子數為1/6x12+1/2x2+3=6個，致密度為0.74。

密排六方：Zn鋅、Mg鎂、Zr鋯、Ca鈣、Co鈷、Mn錳、Ti鈦。

沖擊韌度是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。

體心立方晶格的沖擊韌性值會急劇降低，具有脆韌轉變溫度。

實際使用的金屬是由許多晶粒組成的，又叫多晶體。每一晶粒相當于一個單晶體，晶粒內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。晶粒之間的界面稱為晶界。

高溫的液態金屬冷卻轉變為固態金屬的過程，是一個結晶過程態，即原子由不規則態（液態）過渡到規則狀態（固態）的過程。結晶過程總是從晶核開始，晶核通常是依附于液態金屬中固態微粒雜質而形成，液體中原子不斷向晶核聚集，使晶核長大；同時液體中又不斷產生新的晶粒，并不斷長大，直至所有的晶粒長大到互接觸，結晶即告結束。

實際晶體的原子排列并非無缺，由于種種原因使晶體的許多部位的原子排列受到破壞，從而產生各種各樣的缺陷。

常見的缺陷有：

①點缺陷------空位、間隙原子、置代原子；

②位錯。

點缺陷（空位、間隙原子、置換原子）破壞了原子的平衡狀態，引起周圍晶格發生曲，稱晶格畸變。其結果使金屬屈服點、抗拉強度增高，塑性、韌性下降。

位錯，晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體發生局部滑移，滑移面上滑移區與未滑移區的交界線稱作位錯。位錯的存在則使金屬容易塑性變形，強度降低。

鐵碳合金

通常把鋼和鑄鐵統稱為鐵碳合金。鐵碳合金是由95％以上鐵和0.05％～4％碳及1％左右雜質元素所組成合金。

當含碳量小于0.02％時稱純鐵（工業純鐵）。

一般把碳含量0.02％～2％的稱為鋼。

含碳量大于2％的稱為鑄鐵。

合金相圖是什么？

鐵碳合金相圖又稱鐵碳相圖或鐵碳合金平衡圖，是通過實驗方法建立起來的，表示鐵碳合金在不同成分和溫度下的組織、性能以及他們之間相互關系的圖形。

橫、縱坐標代表什么？

橫坐標：碳的百分含量（0～6.69%），縱坐標：溫度，多條分界線把相圖分成多個區域，每個區域均對應著某一種組織。

鐵碳合金相圖中有那些關鍵點和關鍵線？

P點：純鐵與鋼的分界點（0.0218%碳含量）

S點：共析線（0.77%碳含量）

E點：鋼與生鐵的分界點（2.11%含碳量）

C點：共晶點（4.3%含碳量）

ACD：液相線、AECF：固相線、GS：A3線、ES：ACM線、ECF：共晶線（1148℃）、PSK：共析線，又稱A1線（727℃）。

工業純鐵（小于0.0218%含碳量）

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