2. 面心立方晶格
晶格常数：a
原子半径：r 2 a 4
原子个数：4 致密度：0.74 常见金属： -Fe（铁）、Ni（镍）、Al （铝）、Cu（铜）、Pb（铅）等
3. 密排六方晶格
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633 原子半径： r 1 a
2 原子个数：6 致密度：0.74 常见金属： Mg（镁） 、Zn（锌）、 Be（铍）、Cd（镉）等
光学金相显示的纯铁晶界
实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类： ⑴ 点缺陷 ① 空位：晶格中某些缺排原子的空结点。 ② 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子称间隙原子。 间隙原子可以是基体金属原子，也可以是外来原子。
面心立方的四面体和八面体间隙 体心立方的四面体和八面体间隙
③ 置换原子：
取代原来原子位置的外来原 子称置换原子。
匀形核。
以液体中存在的固态杂质为核心形核称非
均匀形核。非均匀形核更为普遍。
晶核的长大方式有两种，即平面长大和树枝
状长大。
当过冷度较小时，晶核主要以平面长大方式
进行，晶核沿不同方向的长大速度是不同的， 以沿原子最密排面垂直方向的长大速度最慢。
当过冷度较大时，尤其存在杂质时，晶核主要 以枝晶的方式长大。主要以树枝状长大。
点缺陷破坏了原子的平衡状
态，使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
Hale Waihona Puke 空位间隙原子小置换原子
大置换原子
⑵ 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移， 滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。有刃型位错 和螺型位错两种类型。
刃型位错
螺型位错
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多
三.金属结晶晶粒大小的控制
表示晶粒大小的尺度叫晶
粒度。晶粒度用单位面积上的 晶粒数目或晶粒的平均线长度 （或直径）来表示。
工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标
准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。通过 100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。
1.晶粒大小对金属力学性能的影响
常温下，晶粒越细，晶
一、 纯金属的冷却曲线和过冷现象
1、冷却曲线与过冷度
金属结晶时温度与时间的关系曲
线称冷却曲线。曲线上水平阶段 所对应的温度称实际结晶温度T1。
纯金属的冷却曲线
曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的。
纯金属都有一个理论结晶温度T0(熔
点或平衡结晶温度)。在该温度下, 液 体和晶体处于动平衡状态。
金属的结构
晶态
非晶态
Si2O的结构
二、晶体结构的基本知识
1.晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所 形成的三维空间格架。直线的交点（即原子中心） 称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。
2.晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何 单元.
晶 体 晶 格 晶 胞 示 意 图
3. 晶格常数
晶胞个边的尺寸 a、 b、c。
晶界的特点： ① 原子排列不规则。 ② 熔点低。 ③ 耐蚀性差。 ④ 易产生内吸附，外来原子易在晶界偏聚。 ⑤ 阻碍位错运动，是强化部位，因而实际使用的金属力
求获得细晶粒。
⑥ 是相变的优先形核部位。
第二节 纯金属的结晶
物质由液态转变为固态的过程称为凝固。 物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。
物质由一个相转变为另一个相的过程称 为相变。因而结晶过程是相变过程。
们时聚时散，称为晶坯。在T0以下，经一段时间后 （即孕育期），一些大尺寸的晶坯将会长大，称为 晶核。
晶核形成后便向各方向生长，同时，又有新的晶
核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完 全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接 触后形成晶界。
晶核的形成有两种方式，即均匀形核和非
均匀形核。
由液体中排列规则的原子团形成晶核称均
第二章 金属的晶体结构 与结晶
不同的金属具有不同的
力学性能，主要是由于材 料内部具有不同的成分、 组织和结构。
第一节 金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属 主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。
非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条 件下晶体和非晶体可互相转化。
界面积越大，因而金属
的强度、硬度越高，同
时塑性、韧性也越好。
即细晶强化。
晶粒大小与金属强度的关系
高温下，晶界呈粘滞状态，在外力作用下易产生滑动，
因而细晶粒无益。但晶粒太粗易产生应力集中。因而
高温下晶粒过大、过小都不好。
2.细化晶粒的方法
晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。
单位时间、单位体积内形成的晶核数目叫形核率(N)。
结晶只有在T0以下的实际结晶温度
下才能进行。
液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的
现象称过冷。理论结晶温度与实际结晶温 度的差T称过冷度。
T= T0 –T1
过冷度大小与冷却速
度有关，冷速越大， 过冷度越大。
2. 纯金属的结晶过程
纯金属结晶过程由晶核不断的形成和长大两个基
本过程组成。
液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它
四、实际金属的晶体结构
1、单晶体和多晶体 单晶体：其内部晶格方位完 全一致的晶体。 多晶体：由许多单晶体组成的整体。 晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则 的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。 变形金属晶粒尺寸约1~100m，铸造金属可达几mm。
晶界：晶粒之间的交界面。 晶粒越细小，晶界面积越大。 2、晶体中的缺陷 晶格的不完整部位称晶体缺陷。
各棱间的夹角用、 、表示。
4、原子半径：
晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
5、晶胞原子数：
一个晶胞内所包含的原子数目。
6、致密度：
晶胞中原子所占体积与 该晶胞体积之比。
二、常见金属的晶格类型
1. 体心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c) 原子半径：r 3 a
4
原子个数：8x1/8+1=2 致密度：0.68 常见金属：-Fe(铁)、Cr（铬）、W（钨）、 Mo（钼）、V（钒）、Nb（铌）等
出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个 多余原子面的边缘就是刃型位错。
⑶ 面缺陷—晶界与亚晶界 晶界是不同位向晶粒的过度部位，宽度为5~10个
原子间距，位向差一般为20~40°。
亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小
（10’ ~2 °)的小晶块。
亚晶粒之间的交界面称亚晶界。亚晶界也可看
作位错壁。