第一节 晶体的基本知识
一,晶体与非晶体
固态物质按其原子 （ 或分子 ） 的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类
晶体,原子 （ 或分子 ） 按一定的几何规律作周期性地排列
非晶体：这些质点是无规则地堆积在一起,如普通玻璃,松香,石蜡等
晶体与非晶体在性能上也有区别,晶体具有固定的熔点,且在不同方向上具有不同的性能,即表现出晶体的各向异性
晶体和非晶体在一定条件下可以互相转化第二章 金属与合金的晶体结构
二、晶格、晶胞和晶格常数
晶格 为了便于理解和描述晶体中原子排列的情况，
可以近似地把晶体中的原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些假想的几何线条将晶体中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的各个结点上的几何空间格架。
二、晶格、晶胞和晶格常数
晶格 为了便于理解和描述晶体中原子排列的情况，
可以近似地把晶体中的原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些假想的几何线条将晶体中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的各个结点上的几何空间格架。
晶胞 从晶体中,选取一个能够完全反映品格特征的最小的几何单元。
晶体由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成 。
晶格常数,晶胞棱边长度称为晶格常数晶胞 从晶体中,选取一个能够完全反映品格特征的最小的几何单元。
晶体由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成 。
晶格常数,晶胞棱边长度称为晶格常数
l,体心立方晶格
在立方晶胞的中心和八个顶角各有一个原子 。 属于这种晶格的常见金属有：铬 （ Cr）,钨 （ W）,铂 （ Mo）,
钒 （ V）,铁 （ a－ Fe） 等 。
l,体心立方晶格
在立方晶胞的中心和八个顶角各有一个原子 。 属于这种晶格的常见金属有：铬 （ Cr）,钨 （ W）,铂 （ Mo）,
钒 （ V）,铁 （ a－ Fe） 等 。
2,面心立方晶格在立方晶胞的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。属于这种晶格常见金属有：铝（ Al）、铜（ Cu）、镍（ Ni）、铁
（ Fe）等。
2,面心立方晶格在立方晶胞的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。属于这种晶格常见金属有：铝（ Al）、铜（ Cu）、镍（ Ni）、铁
（ Fe）等。
3,密排六方晶格
正六棱柱体，除每个顶角和上下底面中心各何一个原子外，
在两底面之间还有三个原子。
3,密排六方晶格
正六棱柱体，除每个顶角和上下底面中心各何一个原子外，
在两底面之间还有三个原子。
不同类型的晶格,其原子排列的紧密程度不同 。 三种晶格中,面心立方和密排六方晶格的原子排列最紧密
（ 晶胞体积的 74%为原子占据,26%为空隙 ） ；体心立方晶格的原子排列密度较小 （ 晶胞体积的 68%为原子占据,32%为空隙 ） 。
金属的晶格形式和晶格常数等不同,则其物理,化学性能和力学性能便不同 。
三、金属的实际结构和晶体缺陷
1,金属的多晶体结构
由若干小晶体构成
单晶体：其内部晶格方位完全一致 。
多晶体：多个晶粒组成的晶体
晶粒：外形不规则的小晶体
晶界：晶粒与晶粒之间的界面
组织：用金相观察方法,在金属及合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小,方向,形状,排列状况等组成关系的构造情况 。
宏观组织 （ 低倍组织 ）,用肉眼或借助于放大镜观察到的组织
显微组织：借助光学金相显微镜或电子显微镜观察到的组织
亚晶粒或嵌镶块：晶粒内部存在着许多尺寸很小,晶格位向差也很小的小晶块 。
2,实际金属的晶体缺陷
（ l） 点缺陷,在晶体空间中,其长,宽,高尺寸都很小的一种缺陷,晶格空位和间隙原子 。
宏观组织 （ 低倍组织 ）,用肉眼或借助于放大镜观察到的组织
显微组织：借助光学金相显微镜或电子显微镜观察到的组织
亚晶粒或嵌镶块：晶粒内部存在着许多尺寸很小,晶格位向差也很小的小晶块 。
2,实际金属的晶体缺陷
（ l） 点缺陷,在晶体空间中,其长,宽,高尺寸都很小的一种缺陷,晶格空位和间隙原子 。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
第二节 金属的结晶
一,结晶和结晶过程
结晶：金属从液态变为固态 （ 晶体状态 ） 的过程 。
1,结晶温度
过冷现象：实际结晶温度低于平衡结晶温度现象
过冷度：实际结晶温度与平衡结晶温度差
2,结晶过程是一个晶核的形成 （ 成核 ） 和成长的过程二、影响金属结晶后晶粒大小的因素
成核率：晶核产生的速度,以每单位时间在单位体积液体中所产生的晶核数目来表示
长大率：指晶体生长的线速度
影响成核率 N和长大率 G最主要的因素,是结晶时的过冷度和液体中的不熔杂质 。
1,过冷度的影响二、影响金属结晶后晶粒大小的因素
成核率：晶核产生的速度,以每单位时间在单位体积液体中所产生的晶核数目来表示
长大率：指晶体生长的线速度
影响成核率 N和长大率 G最主要的因素,是结晶时的过冷度和液体中的不熔杂质 。
1,过冷度的影响实验证明，金属结晶时的冷却速度愈大，其过冷度也愈大，结晶后金属的晶粒便愈细小。
晶粒大小对金属的力学性能影响：晶粒愈细小，金属的强度愈高，塑性和韧性愈好。
2、液体中不熔杂质的影响研究证明，液体金属中多少含有一些杂质，呈固体质点悬之浮于金属液中，可显著加速晶核的形成，使金属的晶粒细化，其作用有时甚至远大于增大过冷度的影响。
孕育处理：在生产中，向液体金属中有意加入一些金属或合金方合会，起到“人工晶核”作用，使晶核显著增加，
从而使结晶后金属的晶粒细化的方法。
三、金属的同素异晶转变
同素异晶转变,在固态下,其晶格类型还会随温度的不同而转变的现象 。 如铁 （ Fe）,钴 （ Co）,钛 （ Ti）,锡
（ Sn） 等 。
以铁为例
意义：没有这一转变,铁碳合金 （ 钢和铸铁 ） 就不可能通过多种热处理来改变其组织和性能 。
三、金属的同素异晶转变
同素异晶转变,在固态下,其晶格类型还会随温度的不同而转变的现象 。 如铁 （ Fe）,钴 （ Co）,钛 （ Ti）,锡
（ Sn） 等 。
以铁为例
意义：没有这一转变,铁碳合金 （ 钢和铸铁 ） 就不可能通过多种热处理来改变其组织和性能 。
一,晶体与非晶体
固态物质按其原子 （ 或分子 ） 的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类
晶体,原子 （ 或分子 ） 按一定的几何规律作周期性地排列
非晶体：这些质点是无规则地堆积在一起,如普通玻璃,松香,石蜡等
晶体与非晶体在性能上也有区别,晶体具有固定的熔点,且在不同方向上具有不同的性能,即表现出晶体的各向异性
晶体和非晶体在一定条件下可以互相转化第二章 金属与合金的晶体结构
二、晶格、晶胞和晶格常数
晶格 为了便于理解和描述晶体中原子排列的情况，
可以近似地把晶体中的原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些假想的几何线条将晶体中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的各个结点上的几何空间格架。
二、晶格、晶胞和晶格常数
晶格 为了便于理解和描述晶体中原子排列的情况，
可以近似地把晶体中的原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些假想的几何线条将晶体中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的各个结点上的几何空间格架。
晶胞 从晶体中,选取一个能够完全反映品格特征的最小的几何单元。
晶体由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成 。
晶格常数,晶胞棱边长度称为晶格常数晶胞 从晶体中,选取一个能够完全反映品格特征的最小的几何单元。
晶体由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成 。
晶格常数,晶胞棱边长度称为晶格常数
l,体心立方晶格
在立方晶胞的中心和八个顶角各有一个原子 。 属于这种晶格的常见金属有：铬 （ Cr）,钨 （ W）,铂 （ Mo）,
钒 （ V）,铁 （ a－ Fe） 等 。
l,体心立方晶格
在立方晶胞的中心和八个顶角各有一个原子 。 属于这种晶格的常见金属有：铬 （ Cr）,钨 （ W）,铂 （ Mo）,
钒 （ V）,铁 （ a－ Fe） 等 。
2,面心立方晶格在立方晶胞的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。属于这种晶格常见金属有：铝（ Al）、铜（ Cu）、镍（ Ni）、铁
（ Fe）等。
2,面心立方晶格在立方晶胞的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。属于这种晶格常见金属有：铝（ Al）、铜（ Cu）、镍（ Ni）、铁
（ Fe）等。
3,密排六方晶格
正六棱柱体，除每个顶角和上下底面中心各何一个原子外，
在两底面之间还有三个原子。
3,密排六方晶格
正六棱柱体，除每个顶角和上下底面中心各何一个原子外，
在两底面之间还有三个原子。
不同类型的晶格,其原子排列的紧密程度不同 。 三种晶格中,面心立方和密排六方晶格的原子排列最紧密
（ 晶胞体积的 74%为原子占据,26%为空隙 ） ；体心立方晶格的原子排列密度较小 （ 晶胞体积的 68%为原子占据,32%为空隙 ） 。
金属的晶格形式和晶格常数等不同,则其物理,化学性能和力学性能便不同 。
三、金属的实际结构和晶体缺陷
1,金属的多晶体结构
由若干小晶体构成
单晶体：其内部晶格方位完全一致 。
多晶体：多个晶粒组成的晶体
晶粒：外形不规则的小晶体
晶界：晶粒与晶粒之间的界面
组织：用金相观察方法,在金属及合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小,方向,形状,排列状况等组成关系的构造情况 。
宏观组织 （ 低倍组织 ）,用肉眼或借助于放大镜观察到的组织
显微组织：借助光学金相显微镜或电子显微镜观察到的组织
亚晶粒或嵌镶块：晶粒内部存在着许多尺寸很小,晶格位向差也很小的小晶块 。
2,实际金属的晶体缺陷
（ l） 点缺陷,在晶体空间中,其长,宽,高尺寸都很小的一种缺陷,晶格空位和间隙原子 。
宏观组织 （ 低倍组织 ）,用肉眼或借助于放大镜观察到的组织
显微组织：借助光学金相显微镜或电子显微镜观察到的组织
亚晶粒或嵌镶块：晶粒内部存在着许多尺寸很小,晶格位向差也很小的小晶块 。
2,实际金属的晶体缺陷
（ l） 点缺陷,在晶体空间中,其长,宽,高尺寸都很小的一种缺陷,晶格空位和间隙原子 。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
（ 2）线缺陷在晶体中沿着某一方向伸展成线状分布的一种缺陷。
各种类型的位错。
刃型位错：某晶面 ABCD上下两部分晶体的原子排列数目不等，好像沿着 EF线多出了一个晶面
EFGH，它像刀刃一样，从晶体的上半部分垂直插至 EF处，使位于
ABCD面上下两部分晶体间产生了原子错排现象，故名刃型位错。
EF线就是位错线。
（ 3）面缺陷：在两个方向的尺寸很大，第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷。实际上金属中是 晶界 和 亚晶界。
缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变。
第二节 金属的结晶
一,结晶和结晶过程
结晶：金属从液态变为固态 （ 晶体状态 ） 的过程 。
1,结晶温度
过冷现象：实际结晶温度低于平衡结晶温度现象
过冷度：实际结晶温度与平衡结晶温度差
2,结晶过程是一个晶核的形成 （ 成核 ） 和成长的过程二、影响金属结晶后晶粒大小的因素
成核率：晶核产生的速度,以每单位时间在单位体积液体中所产生的晶核数目来表示
长大率：指晶体生长的线速度
影响成核率 N和长大率 G最主要的因素,是结晶时的过冷度和液体中的不熔杂质 。
1,过冷度的影响二、影响金属结晶后晶粒大小的因素
成核率：晶核产生的速度,以每单位时间在单位体积液体中所产生的晶核数目来表示
长大率：指晶体生长的线速度
影响成核率 N和长大率 G最主要的因素,是结晶时的过冷度和液体中的不熔杂质 。
1,过冷度的影响实验证明，金属结晶时的冷却速度愈大，其过冷度也愈大，结晶后金属的晶粒便愈细小。
晶粒大小对金属的力学性能影响：晶粒愈细小，金属的强度愈高，塑性和韧性愈好。
2、液体中不熔杂质的影响研究证明，液体金属中多少含有一些杂质，呈固体质点悬之浮于金属液中，可显著加速晶核的形成，使金属的晶粒细化，其作用有时甚至远大于增大过冷度的影响。
孕育处理：在生产中，向液体金属中有意加入一些金属或合金方合会，起到“人工晶核”作用，使晶核显著增加，
从而使结晶后金属的晶粒细化的方法。
三、金属的同素异晶转变
同素异晶转变,在固态下,其晶格类型还会随温度的不同而转变的现象 。 如铁 （ Fe）,钴 （ Co）,钛 （ Ti）,锡
（ Sn） 等 。
以铁为例
意义：没有这一转变,铁碳合金 （ 钢和铸铁 ） 就不可能通过多种热处理来改变其组织和性能 。
三、金属的同素异晶转变
同素异晶转变,在固态下,其晶格类型还会随温度的不同而转变的现象 。 如铁 （ Fe）,钴 （ Co）,钛 （ Ti）,锡
（ Sn） 等 。
以铁为例
意义：没有这一转变,铁碳合金 （ 钢和铸铁 ） 就不可能通过多种热处理来改变其组织和性能 。
