1、材料科學(xué)基礎(chǔ)第零章 材料概論該課程以金屬材料、陶瓷材料、高分子材料與復(fù)合材 料為對(duì)象，從材料的電子、原子尺度入手，介紹了材 料科學(xué)理論與納觀(guān)、微觀(guān)尺度組織、細(xì)觀(guān)尺度斷裂機(jī) 制與宏觀(guān)性能。核心是介紹材料的成分、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、 制備工藝與性能之間的關(guān)系。v主要內(nèi)容包括：材料的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、 相結(jié)構(gòu)和相圖、晶體與非晶體的凝固、擴(kuò)散與固態(tài)相 變、塑性變形與強(qiáng)韌化、材料概論、復(fù)合材料與界面， 并簡(jiǎn)要介紹材料科學(xué)理論新發(fā)展與高性能材料研究新 成果。材料是指：能夠滿(mǎn)足指定工作條件下使用要求的，就有一定 形態(tài)和物理化學(xué)性狀的物質(zhì)。按基本組成分為：金屬、陶瓷、高分子、復(fù)合材料金屬材料是由金屬元素或以金屬

2、元素為主，通過(guò)冶煉 方法制成的一類(lèi)晶體材料，如、等。原子之 間的鍵合方式是金屬鍵。陶瓷材料是由非金屬元素或金屬元素與非金屬元素組 成的、經(jīng)燒結(jié)或合成而制成的一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料。 它可以是晶體、非晶體或混合晶體。原子之間的鍵合 方式是離子鍵，共價(jià)鍵。 v聚合物是用聚合工藝合成的、原子之間以共價(jià)鍵連接的、由長(zhǎng) 分子鏈組成的髙分子材料。它主要是非晶體或晶體與非晶體的 混合物。原子的鍵合方式通常是共價(jià)鍵。 v復(fù)合材料是由二種或二種以上不同的材料組成的、通過(guò)特殊加 工工藝制成的一類(lèi)面向應(yīng)用的新材料。其原子間的鍵合方式是 混合鍵。v材料選擇：密度 v彈性模量:材料抵抗變形的能力 v強(qiáng)度:是指零件承受載荷后

3、抵抗發(fā)生破壞的能力。 v韌性：表征材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力 功能 v成本結(jié)構(gòu)() v性質(zhì)() v加工() v使用性能() v在四要素中，基本的是結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，而“材料科學(xué)”這 門(mén)課的主要任務(wù)就是研究材料的結(jié)構(gòu)、性能與二者之間的關(guān)系。 宏觀(guān)結(jié)構(gòu)顯微鏡下的結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)原子、電子結(jié)構(gòu) 重點(diǎn)討論材料中原子的排列方式（晶體結(jié)構(gòu)）和顯微鏡下的微觀(guān)結(jié) 構(gòu)（顯微組織）的關(guān)系。以與有哪些主要因素能夠影響和改變結(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)和性能的目的。第1章 材料結(jié)構(gòu)的基本知識(shí).引言材料的組成不同，性質(zhì)就不同。同種材料因制備方法不同，其性能也不同。這是與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)：原子結(jié)構(gòu)、原子鍵合、原子排列、顯微組織。原子結(jié)

4、構(gòu)主量子數(shù)角量子數(shù)磁量子數(shù)自旋量子數(shù)泡利不相容原理能量最低原則洪特規(guī)則半充滿(mǎn) 全充滿(mǎn) 全空電子排布式：電子層結(jié)構(gòu)式：電負(fù)性()是衡量原子吸引電子的 化學(xué)能力。 原子半徑減少 電離能增加 電負(fù)性增加原子結(jié)構(gòu)是材料的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定原子間結(jié)合鍵的形式影響元素的物理性質(zhì)：如熔點(diǎn)、熱膨 脹系數(shù)、原子半徑等。.原子鍵合結(jié)合力強(qiáng)的結(jié)合鍵叫化學(xué)鍵（一次鍵）。 如離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵結(jié)合力弱的結(jié)合鍵叫物理鍵（二次鍵）。 如范德華鍵和氫鍵，或稱(chēng)為分子鍵離子鍵：由正負(fù)離子之間的庫(kù)倫吸引作用產(chǎn)生的結(jié)合力。沒(méi)有方向性和飽和性離子鍵的鍵能強(qiáng)，結(jié)合力大材料性能上表現(xiàn)出硬度大、熔點(diǎn)高與熱膨脹系數(shù)小，變形較困難，故呈脆性。共價(jià)

5、鍵:相鄰原子之間共用其外層電子，形成穩(wěn)定的電子滿(mǎn)殼層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的結(jié)合力。具有方向性和飽和性不允許原子間相對(duì)位置的改變，故結(jié)合力大材料性能上表現(xiàn)出硬度高、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大、沸點(diǎn)高、揮發(fā)性低、但導(dǎo)電性差、塑性變形差（脆性）。雜化理論卡賓 堅(jiān)硬強(qiáng)度是金剛石的倍！金屬鍵：依靠陽(yáng)離子和自由電子間相互吸引而結(jié)合在一起。不具有方向性和飽和性由于自由電子的存在，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性正離子之間改變相對(duì)位置并不會(huì)破壞電子與正離子 之間的結(jié)合力，塑性變形好，強(qiáng)度高。 自由電子很容易被激發(fā)，所以它們可以吸收在光電 效應(yīng)截止頻率以上的光，并發(fā)射各種可見(jiàn)光，因此 大多數(shù)金屬呈銀白色，不透光。金屬正離子被另一種金屬的正離子

6、取代時(shí)，也不會(huì) 破壞結(jié)合鍵，這種金屬間的溶解（稱(chēng)固溶）能力也 是金屬的重要特性。二次鍵范德華力：分子偶極距所產(chǎn)生的靜電吸力將兩個(gè)分子結(jié)合在一起的力。由取向力、誘導(dǎo)力、色散力組成取向力：極性分子間固有的偶極矩作用力 與極性和溫度有關(guān) 最大誘導(dǎo)力：分子間固有偶極與誘導(dǎo)偶極間的作用力，與極性和變形有關(guān)色散力：分子間瞬時(shí)偶極所產(chǎn)生的作用力，大小與分子變形（電子云形狀）與分子量有關(guān)（成正比）。最小范德華力是由偶極吸引力所形成的物理鍵，其鍵力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵，故鍵合力弱，熔點(diǎn)低，硬度低，材料穩(wěn)定性差，易變性 （分子凝聚）氫鍵：本質(zhì)與范德華力一樣，均依靠分子間的偶極吸引力結(jié)合在一起，性質(zhì)相似，結(jié)合力比范德華力大

7、。由氫原子同時(shí)兩個(gè)電負(fù)性很大、原子半徑很小的原子（、）之間的結(jié)合所形成的物理鍵。具有飽和性和方向性氫鍵在高分子材料中特別重要（凝聚）混合鍵：陶瓷中離子鍵和共價(jià)鍵混合十分正常。根據(jù)化合物電負(fù)性的大小給出離子鍵在化合物中的比例。結(jié)合鍵本質(zhì)：吸引力：異類(lèi)電荷之間的靜電吸引排斥力：同類(lèi)電荷之間的相互吸引原子間距是原子之間的平衡距離，斥力和引力相等時(shí)的平衡結(jié)果。結(jié)合鍵與材料性能物理性能：.熔點(diǎn).密度.導(dǎo)電、導(dǎo)熱性.透明性.其他力學(xué)性能：彈性模量原子排列1. 晶態(tài)和非晶態(tài)晶態(tài)材料是組成材料的原子沿三維空間呈周期性重復(fù)排列。非晶態(tài)材料是內(nèi)部原子的排列呈無(wú)序狀態(tài)，盡管在微觀(guān)尺度上有短程有序的排列。原子排列是材

8、料的三級(jí)結(jié)構(gòu)，決定材料的形態(tài)并影響材料的物理與力學(xué)性能。單晶體：晶體內(nèi)各處結(jié)晶方位完全一致的晶體。整個(gè)晶體內(nèi)部原子都是周期性連續(xù)排列。各向異性：在晶體中，由于各個(gè)晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子間的相互作用力也不相同。因此在同一單晶體內(nèi)不同晶面和晶向上的性能也是不同的。多晶體：由具有不同晶格位向的小單晶體構(gòu)成的組合體晶粒：晶格位向基本一致，并有邊界與鄰區(qū)分開(kāi)的區(qū)域晶界：晶粒之間界面（原子排列不規(guī)則的區(qū)域）晶態(tài)材料從液態(tài)凝固成固體時(shí)，熔點(diǎn)確定，體積突變； 非晶態(tài)材料熔點(diǎn)不確定，體積無(wú)明顯變化。 v物相轉(zhuǎn)變時(shí)，晶態(tài)材料的原子排列從無(wú)序到有序，排列 結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。非晶態(tài)材料的原子排列基本保持不

9、變， 固液態(tài)原子排列在結(jié)構(gòu)形態(tài)上無(wú)明顯變化。顯微組織：是材料的四級(jí)結(jié)構(gòu)，是隨組成和加工工藝方式而變化。它是影響材料力學(xué)性能如強(qiáng)度、韌性、變形等重要的結(jié)構(gòu)因素。金屬是多晶體材料，是由多晶粒所組成。顯微組織是指在顯微鏡下材料內(nèi)部所具有的形態(tài)特征，即金屬中各相的晶粒的組合特征，包括晶粒的成分、形狀、大小、分布與相對(duì)量等。相：在材料中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同，并有界面與其他部分分開(kāi)的，均勻組成部分叫做相。固相材料的組織可以由單相組成，也可以由多相組成。宏觀(guān)組織：用眼睛能看清材料粗大的組織，稱(chēng)為宏觀(guān)組織（一般倍以下），如宏觀(guān)斷口形貌。顯微組織：一般需要對(duì)試樣打磨、磨光、拋光、化學(xué)浸蝕，獲得金相樣品

10、。然后在顯微鏡下觀(guān)察，可以看到金屬材料內(nèi)部的微觀(guān)形貌。單相組織：指具有單一相的組織。其特征是所有晶粒的化學(xué)組織和晶體結(jié)構(gòu)相同，但原子排列可以不同，即為多晶體，如純的、等。顯微組織對(duì)材料的力學(xué)性能影響很大。總之，材料有四種層次的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是：1. 原子結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)）決定原子的結(jié)合方式，并決定其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。2. 原子鍵合（二級(jí)結(jié)構(gòu)）決定結(jié)合力大小，并影響其物理和力學(xué)性能。3. 原子排列（三級(jí)結(jié)構(gòu)）決定材料的形態(tài)，影響其物理和力學(xué)性能，并與加工工藝有關(guān)。4. 顯微組織（四級(jí)結(jié)構(gòu)）影響材料力學(xué)性能如強(qiáng)度、塑性等，主要由加工工藝來(lái)決定。第2章 材料的晶體結(jié)構(gòu)晶體材料的基本特征是組成固體的原子

11、或原子團(tuán)在三維空間中呈周期性的重復(fù)排列。非晶體材料不呈周期性排列，盡管在局部范圍原子排列存在短程有序。區(qū)別晶體非晶體外形宏觀(guān)上均勻?qū)ΨQ(chēng)，幾何外形規(guī)則，并且具有自發(fā)地形成封閉的幾何多面體能力。幾何外形不規(guī)則，也不具有自發(fā)地形成封閉的幾何多面體能力。性能性能上各向異性，即力學(xué)性能如彈性模量、應(yīng)力強(qiáng)度、以與物理性能如電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等均與方向有關(guān)。無(wú)論是力學(xué)性能還是物理性能，基本上呈各向同性。熔點(diǎn)固定不固定射線(xiàn)衍射可以不可以晶體結(jié)構(gòu)（）質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子、原子團(tuán)等）在三維空間中作周期性重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)?？臻g點(diǎn)陣（）需要用抽象的幾何點(diǎn)來(lái)代替實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的原子或原子團(tuán)，這些點(diǎn)的總體就稱(chēng)為空間點(diǎn)陣。把晶

12、體結(jié)構(gòu)抽象成空間點(diǎn)陣。結(jié)點(diǎn)（）：構(gòu)成空間點(diǎn)陣的每一個(gè)點(diǎn)叫結(jié)點(diǎn)或陣點(diǎn)。晶格：在假想的空間點(diǎn)陣中，用許多互相平行的直線(xiàn)把結(jié)點(diǎn)（幾何點(diǎn)）連接起來(lái)形成空間骨架，稱(chēng)為晶格。晶胞：從晶格中取出最具代表性的六面體晶胞。該晶胞沿空間重復(fù)堆積構(gòu)成完整的空間點(diǎn)陣。晶胞選取條件（對(duì)稱(chēng)性）反映出點(diǎn)陣的最高對(duì)稱(chēng)性棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多棱邊夾角存在直角時(shí)，直角數(shù)目應(yīng)該最多晶胞體積最小簡(jiǎn)單晶胞：僅在六面體的八個(gè)角有陣點(diǎn)復(fù)雜晶胞：除每個(gè)角上有陣點(diǎn)外，還在體心、面心或底心等位置上也有陣點(diǎn)。晶胞和原胞的區(qū)別晶胞的選取方法是在保證對(duì)稱(chēng)性的前提下選取體積小 的晶胞。 原胞選取方法只要求晶胞的體積小在固體物理學(xué)中常采用原胞。點(diǎn)陣參數(shù)（

13、）為了描述晶胞的形狀和大小。選取晶胞某一角點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，三個(gè)棱邊為晶軸，即，晶軸間的夾角為、這六個(gè)參數(shù)。按照“每個(gè)陣點(diǎn)的周?chē)h(huán)境相同”的要求，即對(duì)稱(chēng)性、唯一性和重復(fù)性，所有晶體材料可用種晶系來(lái)描述，并且僅有種空間點(diǎn)陣，即種布拉菲點(diǎn)陣。根據(jù)個(gè)棱邊是否相等、個(gè)夾角是否相等，與夾角是否為直角的關(guān)系，分別稱(chēng)為立方、四方、六方、正交、單斜、三斜、菱方 ： 簡(jiǎn)單立方晶系°, 四方晶系°正交晶系°單斜晶系°, °, ·三斜晶系 °·六方晶系°,°菱方晶系 °()()晶向指數(shù)：空間點(diǎn)陣中，各陣點(diǎn)列的方

14、向代表晶體中原子列的方向，即晶向。晶向是指晶體中的原子沿空間某一方向的排列。晶向指數(shù)是指晶體中點(diǎn)陣方向的指數(shù)，通常用密勒（）晶向指數(shù)表示晶向指數(shù)。晶向指數(shù)的確定：1. 以晶胞的點(diǎn)陣常數(shù)，分別為，坐標(biāo)軸上的長(zhǎng)度單位，建立右旋坐標(biāo)系，定出該方向上兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。2. 從末點(diǎn)坐標(biāo)減去始點(diǎn)坐標(biāo)，得到沿該坐標(biāo)系各軸方向移動(dòng)的點(diǎn)陣參數(shù)的數(shù)目。3. 去掉分?jǐn)?shù)，將相減后的結(jié)果約成最小整數(shù)。4. 將三個(gè)坐標(biāo)值用方括號(hào)括起，若有負(fù)號(hào)則在數(shù)字上面加一橫線(xiàn)，即為該族結(jié)點(diǎn)直線(xiàn)的密勒晶向指數(shù)。密勒指數(shù)注意問(wèn)題：1. 一個(gè)晶向指數(shù)代表相互平行、方向一致的所有晶向2. 正方向和負(fù)方向是不同的3. 方向指數(shù)與其倍數(shù)是同向的4.

15、晶體中原子排列情況相同，但空間位向不同的一組晶向成為晶向族，用<>表示。5. 立方晶系中的、 、晶向，原子排列方式 相同，同屬于<>晶向族。立方晶系中的、 、晶向，原子排列方式相同，同屬于 <>晶向族。非立方晶系，改變晶向指數(shù)順序，晶向的含義會(huì)不同 ，如正交晶系中的，互不相等，因此，、 、三個(gè)晶向不是等同晶向，他們的原子排 列方式不同。晶面指數(shù)：晶面是指穿過(guò)晶體中的某一原子平面。不同的平面具有不同的原子排列和取向。晶面指數(shù)是指晶體中點(diǎn)陣平面的指數(shù)。它是晶面與三個(gè)坐標(biāo)軸的截距值所決定，密勒晶面指數(shù)的簡(jiǎn)化符號(hào)為晶面做出標(biāo)志。密勒晶面指數(shù)的確定：1. 在待標(biāo)晶面上

16、建立右手坐標(biāo)系，且坐標(biāo)原點(diǎn)不在晶面上；2. 找出待標(biāo)晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距、。若該晶面與坐標(biāo)軸平行，其截距為正無(wú)窮；若晶面在坐標(biāo)軸方向的截距為負(fù)值，則在相應(yīng)指數(shù)的上方加一橫線(xiàn)。3. 取截距的倒數(shù)：，；將三個(gè)數(shù)值化為比值相同的最小整數(shù)：，；4. 將，置于圓括號(hào)內(nèi)，寫(xiě)成（，），則（，）就是待標(biāo)晶面的晶面指數(shù)。注意問(wèn)題：1. 晶面指數(shù)（）不是指一個(gè)晶面，而是代表一組相互平行的晶面；2. 平行晶面的晶面指數(shù)是相同的，或數(shù)字相同但正負(fù)號(hào)相反；3. 晶體中具有等同條件（原子排列和晶面間距完全相同），只是空間位向不同的各組晶面稱(chēng)為晶面族，用花括號(hào)表示。晶面族中所有晶面性質(zhì)是相同的，如立方晶系：()()()

17、()()() 在立方晶系中，具有相同指數(shù)的晶向和晶面必定相互垂直：垂直于()六方晶系的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)：晶面間距：晶面間距是指相鄰兩個(gè)平行晶面之間的垂直距離，用表示或用晶面指數(shù)表示。低指數(shù)的晶面間距較大，原子在該面上的排列愈密集，而高指數(shù)的晶面間距較小，原子排列較疏松。晶帶：是空間點(diǎn)陣中，相交或平行于某一軸向直線(xiàn)的所有晶面的組合。此直線(xiàn)叫晶帶軸。純金屬的晶體結(jié)構(gòu)：體心立方（）面心立方（）密排六方（）晶胞原子數(shù)：是指一個(gè)晶胞內(nèi)包含的原子數(shù)。簡(jiǎn)單立方 體心立方 面心立方 密排六方體心立方 面心立方 密排六方 配位數(shù)：指晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周?chē)钹徑脑訑?shù)。配位數(shù)愈大，原子排列就愈緊密。簡(jiǎn)單立方

18、體心立方 面心立方密排六方致密度：指晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)（）。是晶胞中含有的全部原子的總體積與該晶胞的體積之比。單個(gè)原子的體積 晶胞的體積晶胞中的原子數(shù)體心立方面心立方密排六方注意問(wèn)題布拉菲點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)分布反應(yīng)了晶體中原子或原子團(tuán)的分布規(guī)律，但結(jié)點(diǎn)本身并不一定代表原子，即點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)并不一定相同。四面體間隙和八面體間隙第3章 晶體缺陷弛豫：晶體表面幾個(gè)原子層上的原子偏離理想位置的現(xiàn)象。重構(gòu)：晶體表面層原子重新排布成不同于內(nèi)部周期結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。實(shí)際晶體材料并不是理想的、無(wú)缺陷的，而是有一些不規(guī)則現(xiàn)象或結(jié)構(gòu)不完整區(qū)域，即晶體缺陷。不論哪種晶體缺陷，其濃度（或缺陷總體積與晶體體積之比）都

19、是十分低的。但晶體缺陷對(duì)于材料性能如晶體生長(zhǎng)、擴(kuò)散、相變、強(qiáng)度、塑性與變形等均有很大的影響。點(diǎn)缺陷（）點(diǎn)缺陷是指在三維尺度上不超過(guò)幾個(gè)原子直徑大小的一些微小的缺陷。1. 空位2. 間隙原子3. 異類(lèi)原子（置換和間隙原子）空位：晶體中沒(méi)有原子的結(jié)點(diǎn)。間隙原子：是原子脫離其平衡位置，擠進(jìn)了晶格間隙中，又稱(chēng)填隙原子。肖脫基缺陷：僅形成空位而不形成等量的間隙原子。弗蘭克爾缺陷：晶體中的原子擠入結(jié)點(diǎn)的間隙，即形成間隙原子，而且原來(lái)的結(jié)點(diǎn)也空缺，產(chǎn)生空位，這一對(duì)點(diǎn)缺陷稱(chēng)為。一般晶體弗蘭克爾缺陷比肖脫基缺陷少的多?？瘴慌c間隙的形成離開(kāi)平衡位置的原子有四個(gè)去處：1. 一是遷移到晶體表面或晶界的位置上，而使晶體

20、內(nèi)部留下空位（缺陷）2. 二是擠出點(diǎn)陣的間隙位置，而在晶體中同時(shí)形成數(shù)目相等的空位和間隙原子（缺陷）3. 跑到其他空位上使空位消失或移位（空位遷移）。4. 空位和間隙原子相遇，兩缺陷同時(shí)消失。異類(lèi)原子造成的點(diǎn)缺陷置換式：兩種原子半徑相當(dāng)間隙式：異類(lèi)小半徑原子特點(diǎn)：無(wú)論哪一類(lèi)點(diǎn)缺陷，都會(huì)造成其附近的晶格畸變。在缺陷周?chē)a(chǎn)生彈性應(yīng)力場(chǎng)，體系內(nèi)能升高。由于離子平衡的電中性要求：肖脫基缺陷：同時(shí)移去一個(gè)正離子和一個(gè)負(fù)離子。弗蘭克爾缺陷：尺寸較小的離子擠入同號(hào)離子的位置，形成間隙離子和空位對(duì)。對(duì)于正負(fù)離子尺寸差異較大、結(jié)構(gòu)配位數(shù)較低的離子晶體，小離子進(jìn)入相鄰間隙的難度并不大，所以弗蘭克爾缺陷是常見(jiàn)點(diǎn)缺陷

21、。對(duì)于結(jié)構(gòu)配位數(shù)高，排列緊密的晶體，則肖脫基缺陷比較重要，而弗蘭克爾缺陷比較難形成。點(diǎn)缺陷是由熱振動(dòng)引起的，是一種熱力學(xué)的平衡缺陷。一方面造成點(diǎn)陣畸變，使晶體的內(nèi)能升高，降低了晶 體的熱力學(xué)穩(wěn)定性； 另一方面由于增大了原子排列的混亂程度，并改變了 其周?chē)拥恼駝?dòng)頻率，引起組態(tài)熵和振動(dòng)熵的改變， 使晶體熵值增大，增加了晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性。這兩個(gè)相互矛盾的因素使得晶體中的點(diǎn)缺陷在一定的 溫度下有一定的平衡濃度。本征點(diǎn)缺陷：沒(méi)有外來(lái)雜質(zhì)時(shí)，由組成晶體的基體原子的排列錯(cuò)誤而形成的點(diǎn)缺陷。例如：由于溫度升高引起的晶格原子的熱振動(dòng)起伏產(chǎn)生的空位和間隙原子等是典型的本征點(diǎn)缺陷，他們的數(shù)目依賴(lài)于溫度，也稱(chēng)熱

22、缺陷。非本征點(diǎn)缺陷：由于雜質(zhì)原子的引入而引起的缺陷。（1） 空位和間隙原子的生成能越大，其出現(xiàn)的幾率 越??； v（2） 溫度越高，產(chǎn)生空位和間隙原子數(shù)越多但在有些情況下 ，晶體中點(diǎn)缺陷濃度可高于平衡濃度，稱(chēng)為過(guò)飽和點(diǎn)缺陷，或非平衡點(diǎn)缺陷。獲得過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的方法有以下幾種：1. 高溫淬火2. 冷加工3. 輻照點(diǎn)缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)和性能的影響結(jié)構(gòu)：無(wú)論哪種點(diǎn)缺陷的存在，都會(huì)使其附近的原子稍微偏離原結(jié)點(diǎn)位置才能平衡，即造成小區(qū)域的晶格畸變。性能：提高材料的電阻加速原子的擴(kuò)散遷移密度、比容減小力學(xué)性能：強(qiáng)度提高，塑性下降蠕變：形成其他晶體缺陷：線(xiàn)缺陷（）線(xiàn)缺陷是指晶體中二維尺度方向很小但在第三維尺度方向上較大

23、的一種缺陷。位錯(cuò)（）是理想空間點(diǎn)陣中存在的一種最典型的線(xiàn)缺陷。刃型位錯(cuò)滑移區(qū)一般把多出的半原子面在滑移面上邊的稱(chēng)為正刃 型位錯(cuò)，用記號(hào)“”表示；而把多出在下邊的稱(chēng) 為負(fù)刃型位錯(cuò)，用記號(hào)“”表示。 刃型位錯(cuò)位錯(cuò)線(xiàn)與滑移矢量垂直，滑移 面是位錯(cuò)線(xiàn)和滑移矢量所構(gòu)成唯一平面。 位錯(cuò)在其他面上不能滑移螺型位錯(cuò)為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，即位錯(cuò)線(xiàn)。 在線(xiàn)和'線(xiàn)間的原子失去正常相鄰關(guān)系，連接則 成了一個(gè)螺旋路徑，該路徑所包圍的呈長(zhǎng)管狀原子排 列紊亂區(qū)即成螺型位錯(cuò)。v.根據(jù)旋進(jìn)方向的不同，螺型位錯(cuò)有左、右之分。 v右手法則：即以右手拇指代表螺旋的前進(jìn)方向，其 余四指代表螺旋的旋轉(zhuǎn)方向。 v凡符合右手

24、定則的稱(chēng)為右螺型位錯(cuò)；符合左手定則 的則稱(chēng)為左螺型位錯(cuò)。 .無(wú)額外半原子面，原子錯(cuò)排是呈軸對(duì)稱(chēng)的。 v2. 螺位錯(cuò)線(xiàn)與滑移矢量平行，故一定是直線(xiàn)，且位 錯(cuò)線(xiàn)的移動(dòng)方向與晶體滑移方向互相垂直。 3. 純螺位錯(cuò)滑移面不唯一的。凡包含螺型位錯(cuò)線(xiàn)的 平面都可為其滑移面，故有無(wú)窮個(gè)，但滑移通常在 原子密排面上，故也有限.螺位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平行于 位錯(cuò)線(xiàn)的切應(yīng)變。 v.螺位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變，隨離位錯(cuò)線(xiàn)距離的增加而 急劇減少，故它也是包含幾個(gè)原子寬度的線(xiàn)缺陷。 v.螺位錯(cuò)形成后，所有原來(lái)與位錯(cuò)線(xiàn)相垂直的晶面 ，都將由平面變成以位錯(cuò)線(xiàn)為中心軸的螺旋面。位錯(cuò)線(xiàn)不能在晶體內(nèi)部 中斷。 v位錯(cuò)線(xiàn)：只

25、能或者連接晶體表面(包括晶界)，或者連 接于其它位錯(cuò)，或者形成封閉的位錯(cuò)環(huán)。 伯氏矢量：表示位錯(cuò)區(qū)原子的畸變特征，包括畸變的位置和畸變的程度。用表示伯格斯回路確定：先人為確定位錯(cuò)的方向（一般規(guī)定位錯(cuò)線(xiàn)垂直紙面時(shí)， 由紙面向外為正）。 按右手法則做柏氏回路，右手大拇指指位錯(cuò)正方向，回路方向按右手螺旋方向確定。從實(shí)際晶體中任一原子出發(fā)，避開(kāi)位錯(cuò)附近的嚴(yán)重畸變區(qū)作一閉合回路（不能經(jīng)過(guò)位錯(cuò)的中心區(qū)），回路的每一步連結(jié)相鄰原子。按同樣方法在完整晶體中做同樣回路，步數(shù)，方向與上述回路一致，這時(shí)終點(diǎn)和起點(diǎn)不重合，由終點(diǎn)到起點(diǎn)引一矢量即為伯氏矢量。柏氏矢量與起點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，也與路徑無(wú)關(guān)。刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與位

26、錯(cuò)線(xiàn)垂直螺型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)平行 柏氏矢量的確定取決于觀(guān)察方向柏氏矢量（）的物理意義與特征1. 表征了位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變總積累2. 表征了位錯(cuò)強(qiáng)度 的模稱(chēng)為。3. 位錯(cuò)的許多性質(zhì)如能量，應(yīng)力場(chǎng)，位錯(cuò)受力等，也表示出晶體滑移的大小和方向。4. 利用柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)的關(guān)系，判定位錯(cuò)類(lèi)型。類(lèi)型柏氏矢量位錯(cuò)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向晶體滑移方向切應(yīng)力方向滑移面?zhèn)€數(shù)刃垂直于位錯(cuò)線(xiàn)垂直于位錯(cuò)線(xiàn)本身與一致與一致唯一螺平行于位錯(cuò)線(xiàn)垂直于位錯(cuò)線(xiàn)本身與一致與一致多個(gè)混合與位錯(cuò)線(xiàn)成一定角度垂直于位錯(cuò)線(xiàn)本身與一致與一致5. 刃型位錯(cuò)正、負(fù)號(hào)用右手法則判定：1） 即以右手拇指、食指和中指構(gòu)成一直角坐標(biāo)； v2） 以食指指向位錯(cuò)線(xiàn)方

27、向，中指指向柏氏矢量方向 ，則拇指代表多余半原子面方向。 3） 多余半原子面在上稱(chēng)正刃型位錯(cuò)，反之為負(fù)刃型位錯(cuò)。柏氏矢量 守恒性： 柏氏矢量與回路起點(diǎn)選擇、具體途徑、大小無(wú)關(guān)，或 在柏氏回路任意擴(kuò)大和移動(dòng)，只要不與原位錯(cuò)或其他 位錯(cuò)相遇，畸變總累積不變，其柏氏矢量是唯一的（ 守恒性）。推論：一根不分叉的任何形狀的位錯(cuò)只有一個(gè)柏氏矢量。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)只有一個(gè)柏氏矢量。推論：相交于一點(diǎn)的各位錯(cuò)，同時(shí)指向結(jié)點(diǎn)或離開(kāi)結(jié)點(diǎn)時(shí)，各位錯(cuò)的柏氏矢量之和等于。（幾根位錯(cuò)相遇于一點(diǎn)，朝向節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)柏氏 矢量 之和必等于離開(kāi)節(jié)點(diǎn)各位錯(cuò)柏氏矢量之和 ）。 推論也可說(shuō)：幾根位錯(cuò)線(xiàn)相交于一點(diǎn)，其中 任一位錯(cuò)的柏氏矢量等于其

28、他各位錯(cuò)的柏氏矢 量之和。推論：從柏氏矢量特性可知，位錯(cuò)線(xiàn)不能中斷于晶體的內(nèi)部，而只能終止在晶體表面或晶界上，即位錯(cuò)的連續(xù)性。在晶體內(nèi)部，它只能自成封閉的環(huán)或與其他 位錯(cuò)相遇于節(jié)點(diǎn)形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，或終止于晶 體表面。而柏氏矢量必須在晶向指數(shù) 的基礎(chǔ)上把矢量的模也表示出來(lái)，因此柏氏矢量的大 小和方向要用它在各個(gè)晶軸上的分量，即點(diǎn)陣矢量， 和來(lái)表示。對(duì)于立方晶系，所以柏氏矢量或滑移矢量可 用符號(hào)表示，為正整數(shù)。 v步驟：將某個(gè)滑移矢量在晶胞坐標(biāo)軸上的分量， 依次填入號(hào)內(nèi)，再提取公因數(shù)作為系數(shù)，放 在號(hào)前，使號(hào)內(nèi)的數(shù)字為最小整數(shù)。為矢量方向與表示晶體的晶向符號(hào)相同，不 同之處是多了因子。柏氏矢量的模

29、同一晶體中，柏氏矢量愈大，表明該位錯(cuò)導(dǎo)致點(diǎn)陣畸 變愈嚴(yán)重，它所在處的能量也愈高。能量較高的位錯(cuò) 通常傾向于分解為兩個(gè)或多個(gè)能量較低的位錯(cuò)，并滿(mǎn) 足： ， ，以使系統(tǒng)的自由能下 降。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式：滑移和攀移。）滑移：位錯(cuò)線(xiàn)沿著滑移面的移動(dòng)。）攀移：位錯(cuò)線(xiàn)垂直于滑移面的移動(dòng)。刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：可有滑移和攀移兩種方式。 v螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：只作滑移、而不存在攀移螺位錯(cuò)移動(dòng)方向：與位錯(cuò)線(xiàn)、柏氏矢量 垂直。 螺位錯(cuò)滑移面：由位錯(cuò)線(xiàn)與其柏氏矢量所構(gòu)成平面。不論位錯(cuò)如何移動(dòng)，晶體滑移總是沿柏氏矢量相對(duì) 滑移，故晶體滑移方向就是位錯(cuò)的柏氏矢量方向， 產(chǎn)生寬度為一個(gè)柏氏矢量的臺(tái)階攀移的實(shí)質(zhì)：是多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮短。

30、是通過(guò) 原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的（滑移沒(méi)有原子擴(kuò)散）。常把多余半原子面向上移動(dòng)稱(chēng)正攀移，向下移動(dòng)稱(chēng)負(fù) 攀移。當(dāng)空位擴(kuò)散到位錯(cuò)的刃部，使多余半原子面縮短叫正攀移。 v當(dāng)刃部的空位離開(kāi)多余半原子面，相當(dāng)于原子擴(kuò)散到位錯(cuò) 的刃部，使多余半原子面伸長(zhǎng)，位錯(cuò)向下攀移稱(chēng)為負(fù)攀移。攀移與滑移區(qū)別1. 攀移伴隨物質(zhì)的遷移，需要空位的擴(kuò)散，需要熱 激話(huà)，比滑移需更大能量。.低溫攀移較困難，高溫時(shí)易攀移.攀移通常會(huì)引起體積的變化v.作用于攀移面的正應(yīng)力有助于位錯(cuò)的攀移。具體 為：壓應(yīng)力將促進(jìn)正攀移，拉應(yīng)力可促進(jìn)負(fù)攀移。 .晶體中過(guò)飽和空位也有利于攀移位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的交互作用（刃位錯(cuò)）a. 位錯(cuò)與溶質(zhì)原子(或間隙原子)的交互作

31、用尺寸大的原子使晶格原子受到壓縮應(yīng)力處于滑移面下方 尺寸小的原子使晶格原子受到拉伸應(yīng)力處于滑移面上方柯氏氣團(tuán)：溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用后，在位錯(cuò)周?chē)鄣默F(xiàn)象。對(duì)位錯(cuò)有釘扎作用。 .位錯(cuò)與空位的交互作用 使位錯(cuò)在高溫下發(fā)生攀移。位錯(cuò)的分解與合成由個(gè)位錯(cuò)合成為一個(gè)新位錯(cuò)或由一個(gè)位錯(cuò)分解為個(gè)新位錯(cuò)的 過(guò)程稱(chēng)為位錯(cuò)反應(yīng)。 v位錯(cuò)能否發(fā)生反應(yīng)，取決于兩個(gè)條件：1) 幾何條件：按照柏氏矢量守恒性的要求，反應(yīng)前后位錯(cuò)在三 維方向的分矢量之和必須相等，即前后2) 能量條件：位錯(cuò)反應(yīng)必須是一個(gè)伴隨著能量降低的過(guò)程。因 此，反應(yīng)后各位錯(cuò)的總能量應(yīng)小于反應(yīng)前各位錯(cuò)的總能量，即前>后單位位錯(cuò)：柏氏矢量等于單位點(diǎn)

32、陣矢量的位錯(cuò)； 全位錯(cuò)：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)。 v全位錯(cuò)滑移后晶體原子排列不變； 部分位錯(cuò)：柏氏矢量小于單位點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)； v不全位錯(cuò)：柏氏矢量不等于單位點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)。 v不全位錯(cuò)滑移后原子排列規(guī)律發(fā)生變化。面缺陷：是指晶體中一維尺度很小而其他二維尺度很大的缺陷。晶體的面缺陷包括晶體的外表面和內(nèi)界面，其中內(nèi)界 面包括晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯(cuò)和相界等體缺陷（）如果在任意方向上缺陷的尺寸可以與晶體或晶粒的尺 度相比時(shí)，這種缺陷稱(chēng)為體缺陷。 例如：空洞、孔洞、氣泡、雜質(zhì)、亞結(jié)構(gòu)、沉淀相等第四章 材料的相結(jié)構(gòu)與相圖組元：組成材料的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)?？梢允羌?cè)兀部梢允?/p>

33、化合物。合金：兩種或兩種以上的金屬與金屬（合金）或金屬與非金屬（合金）經(jīng)一定方法（熔煉、粉末冶金等）合成的具有金屬特性的物質(zhì)。也就是說(shuō)組成合金的元素必須有一種是金屬元素。相：指合金中具有相同原子聚集狀態(tài)、相同化學(xué)成分、相同晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，并以界面互相分開(kāi)的均勻組成部分。組織：有不同形態(tài)、大小、數(shù)量和分布的相組成的綜合體。合金的組織一般應(yīng)用顯微鏡才能看到，所以常稱(chēng)顯微組織。材料相可分成兩大類(lèi)：固溶體和中間相。黑色條紋：滲碳體 白色條紋：鐵素體 固溶體：以一種組元為溶劑，另一種組元為溶質(zhì)，組元間以不同比例相互混合，混合后形成的新固相的晶體結(jié)構(gòu)與組成合金的溶劑組元相同，晶格常數(shù)稍有變化（晶格畸變），

34、這種相就稱(chēng)為固溶體。表示方法：在合金系統(tǒng)中，通常按順序（固溶體的濃 度或固溶體穩(wěn)定存在的溫度范圍）由低到高，用， ，等表示不同類(lèi)型的固溶體。 主要特征：1. 溶質(zhì)與溶劑都為固體2. 晶格仍保持溶劑組元的晶格3. 具有較明顯的金屬性質(zhì)置換固溶體：溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格中的一些溶劑原子而形成的固溶體。間隙固溶體：一些原子半徑小于的非金屬元素如、等作為溶質(zhì)原子時(shí)，通常處于溶劑晶格的某些間隙位置形成的固溶體。溶質(zhì)原子在 溶劑中溶解 能力（固溶 度大?。河邢?、無(wú)限固溶體溶質(zhì)原子分布 無(wú)序固溶體有序固溶體影響溶質(zhì)原子溶解度的因素v一在定條件下，溶質(zhì)元素在固溶體中的極限濃度叫該 元素在固溶體中的溶解度。休

35、謨羅斯里規(guī)則 ()1. 尺寸因素 .晶體結(jié)構(gòu)因素 .電負(fù)性差因素 .電子濃度因素 .溫度溶質(zhì)與溶劑的晶格結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)限固溶體的必要條件。電子濃度：在金屬材料(合金)中，價(jià)電子數(shù)目()與原子數(shù)目() 之比稱(chēng)為電子濃度。 固溶體的溶解度隨溫度的影響較大，一般溫 度越高，固溶體的溶解度越大。形成固溶體的意義：活化晶格，有利于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。抑制多晶體轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定晶型。可以獲得新型材料，如鋯鈦酸鉛和等材料都是固溶體。有利于礦物晶體構(gòu)造，用于污染修復(fù)。中間相：合金組元間相互作用而生成的一種新的物相特征：其晶格與組成它的任一組元均不相同。種類(lèi)：正常價(jià)化合物電子化合物尺寸因素化合物 間隙化合物，拉弗斯相間隙

36、化合物由過(guò)渡族金屬原子與原子半徑小于的非金屬 元素碳、氮、氫、氧、硼所形成具有金屬光澤和 導(dǎo)電性的高熔點(diǎn)、高硬度，但較脆的化合物。與間隙固溶體的晶格類(lèi)型不同!拉弗斯相：當(dāng)組元間原子尺寸之差處于間隙化合物與電子化合物之間時(shí)， 會(huì)形成拉弗斯相。相圖就是用來(lái)表示熱力學(xué)平衡狀態(tài)下材料相的狀態(tài)、溫度、壓力、成分關(guān)系的綜合圖形。通過(guò)相圖，可以知道不同成分的材料，在不同溫度下存在哪些相、各種相的相對(duì)含量、成分、與溫度變化時(shí)可能發(fā)生的變化。不能反映各相的結(jié)構(gòu)、分布狀態(tài)與具體形貌。熱力學(xué)平衡條件研制、開(kāi)發(fā)新材料，確認(rèn)材料成分利用相圖制定材料生產(chǎn)和處理工藝?yán)孟鄨D分析平衡態(tài)的組織和推斷不平衡態(tài)可能的組織變化利用相

37、圖和性能關(guān)系預(yù)測(cè)材料性能相律：描述組元數(shù)、相數(shù)和自由度關(guān)系的法則。 吉布斯相律：系統(tǒng)組元數(shù)：平衡共存的相的數(shù)目：自由度的數(shù)目相律的限制相律只適用于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)下 各相的溫度應(yīng)相等（熱量平衡）；各相的壓 力應(yīng)相等（機(jī)械平衡）；每一組元在各相 中的化學(xué)位必須相同（化學(xué)平衡）。 v相律只能表示體系中組元和相的數(shù)目，不能 指明組元或相的類(lèi)型和含量。 相律不能預(yù)告反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（速度）。 自由度的值不得小于零。二元相圖溫度成分圖坐標(biāo)系中的點(diǎn)：表 象點(diǎn)（），表示相 應(yīng)成分合金在該點(diǎn)對(duì) 應(yīng)溫度時(shí)的狀態(tài)相界線(xiàn)：相圖中相同意義的各點(diǎn)連線(xiàn) 相區(qū)：由相界線(xiàn)所圍成的區(qū)域杠桿定律設(shè)成份為的合金的總重 量為，液相

38、的相對(duì)重量 為，其含為，固相 相對(duì)重量為，其含為 ，則：杠桿定律只適用于處于平衡狀態(tài)的兩相區(qū)1、 計(jì)算系統(tǒng)中相的相對(duì)量 2、 計(jì)算系統(tǒng)中組織組成物的相對(duì)量 、計(jì)算系統(tǒng)中某一組織組成物中兩相的相對(duì)量勻晶相圖：是指合金組元在液、固兩相下均能無(wú)限互溶，結(jié)晶時(shí)只析出單相固溶體組織的合金相圖。如、等二元合金系。勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶成單相固溶體的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。 在極緩慢的冷 卻過(guò)程中，每 個(gè)階段都能達(dá) 到平衡的結(jié)晶 過(guò)程。 特點(diǎn)：由液相成分凝固出與其成分不同的固相。晶內(nèi)偏析：偏析程度與相圖形狀有密切關(guān)系，固相線(xiàn)與液相 線(xiàn)的水平距離與垂直距離愈大，合金凝固時(shí)，固液兩相 的成分變化愈大，枝晶偏析就愈顯著。合金

39、的晶 內(nèi)偏析比合金嚴(yán)重。 影響：具有枝晶偏析的合金，韌性，塑性，易發(fā)生晶 內(nèi)腐蝕，抗蝕性，熱加工困難（溫度<固相線(xiàn)溫度，枝 晶熔化）。 消除：擴(kuò)散退火（低于固相線(xiàn)溫度）消除偏析 將鑄件加熱到低于固相線(xiàn)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保 溫，使偏析元素充分?jǐn)U散以達(dá)到均勻化目的。此種熱處 理工藝稱(chēng)為擴(kuò)散退火或均勻化退火。區(qū)域熔煉是制備 高純物質(zhì)的有效 方法。一般是將高頻加熱環(huán)套在需精煉的棒狀材料的一端，使 之局部熔化，加熱環(huán)再緩慢向前推進(jìn)，已熔部分重新凝 固。由于雜質(zhì)在固相和液相中的分布不等，用這種方法 重復(fù)多次，雜質(zhì)就會(huì)集中到一端，從而得到高純物質(zhì)。相區(qū)接觸法則：相鄰相區(qū)的相數(shù)差。共晶相圖：兩組元在液態(tài)下能完

40、全互溶，固態(tài)下有限互溶或完全不溶，并在冷卻過(guò)程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖。簡(jiǎn)單共晶相圖：兩組元在液態(tài)下能夠完全互溶，在固態(tài)下彼此互不溶解的共晶相圖。一般共晶相圖兩組元在液態(tài)下能夠完全互溶，在固態(tài)能有限互溶的共晶相圖固溶線(xiàn)，固溶度曲線(xiàn)：反映不同溫度時(shí)的溶解度變化。鐵素體（）：是碳溶于中的間隙固溶體，呈體心立方晶格，碳在中溶解度極小，在時(shí)達(dá)到最大溶解度。鐵素體的顯微結(jié)構(gòu)為多邊形晶粒。性能：力學(xué)性能特點(diǎn)是塑性、韌性好，而強(qiáng)度、硬度低。高溫鐵素體（）奧氏體（）：是碳溶于中的間隙固溶體，呈面心立方晶格。碳在中的溶解度要比在中大，在時(shí)為，在時(shí)溶解度最大，可達(dá)。奧氏體是一種高溫組織，穩(wěn)定存在的溫度范圍為，顯微組織

41、為多邊形晶粒。滲碳體（中間相尺寸因素化合物間隙化合物）：當(dāng)鐵碳合金中碳含量超過(guò)它在鐵中溶解度限度時(shí)，多余的碳主要和鐵形成的一種具有復(fù)雜晶格的金屬化合物。它的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。萊氏體（組織）： 是鐵碳合金冷卻到時(shí)共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，是介穩(wěn)相。由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。存在之間的萊氏體稱(chēng)為高溫萊氏體，用“”表示，存在于以下的萊氏體稱(chēng)為變態(tài)萊氏體或低溫萊氏體，用“”表示，組織由滲碳體和珠光體組成。性能：與滲碳體相似，硬度很高，塑性極差，幾乎為零。珠光體：是奧氏體冷卻時(shí)，在發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號(hào)“”表示。顯微組織為由鐵素體片和滲碳體片交替排列的片狀組織。性能：力學(xué)性

42、能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，塑性和韌性較好。重要固態(tài)轉(zhuǎn)變線(xiàn)：線(xiàn)：線(xiàn)又稱(chēng)線(xiàn)，冷卻 時(shí)，析出的開(kāi)始線(xiàn)，或加熱 時(shí)全部溶入的終了線(xiàn)。 線(xiàn)：碳在中的固溶度曲線(xiàn) 。常稱(chēng)線(xiàn)。當(dāng)溫度低于此 線(xiàn)，將析出、即二次滲 碳體， 從液相中經(jīng)線(xiàn) 析出一次滲碳體線(xiàn)：碳在中的固溶度曲線(xiàn)。碳在中的最大固溶度v時(shí)為，時(shí)降為，時(shí)約為， v從冷卻下來(lái)時(shí)，將析出滲碳體，稱(chēng)為三次滲碳體 v線(xiàn)為的磁性轉(zhuǎn)變溫度水平線(xiàn)為滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度工業(yè)純鐵：<亞共析鋼：<<過(guò)共析鋼：<<共析鋼鋼的共同點(diǎn)：在高溫下都可以 進(jìn)入奧氏體單相區(qū)， 所有的亞共析鋼室溫組織都是由鐵素體和珠光體 組成，其差別僅是鐵

43、素體與珠光體的相對(duì)量不同， 越高，珠光體越多，鐵素體越少。隨著含碳量增加時(shí)，滲碳體不僅數(shù)量增加，形態(tài)和分布也發(fā)生 了很大變化。（滲碳體分布在內(nèi)網(wǎng)狀分布在晶界上 形成萊氏體時(shí)，滲碳體則成了基體。）含碳量對(duì)（普碳鋼）力學(xué)性能的影響硬度增加，硬度增加； n強(qiáng)度<時(shí)，增加，強(qiáng)度提高， 在晶界上析出的二次滲碳體 一般還未形成連續(xù)網(wǎng)狀。>時(shí)，增加，強(qiáng)度降低； n塑性、韌性增加，塑性、韌性下降；為了保證工業(yè)用鋼具有足夠 的強(qiáng)度和塑性、韌性，碳素 鋼的含碳量一般不超過(guò)。鍛造：鑄造組織經(jīng)過(guò)鍛造方法熱加工變形后使原來(lái)的粗大枝晶和柱 狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織，使鋼錠 內(nèi)原有的偏析、疏

44、松、氣孔等壓實(shí)和焊合，其組織變得更加 緊密，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。 鋼的可鍛性首先與含碳量有關(guān)，低碳鋼的可鍛性較好，隨著 含碳量的增加?？慑懶灾饾u變差。（<） v一般要把鋼材加熱到始鍛溫度（固相線(xiàn)以下，約 ）下，在奧氏體區(qū)進(jìn)行鍛造。鐵碳相圖的應(yīng)用塑性、韌性高的材料，選用鐵素體低碳鋼 （<）強(qiáng)度、塑性和韌性等均好的材料，應(yīng)選用組織為鐵 素體和珠光體的中碳鋼（<<）硬度、耐磨性好的材料，應(yīng)選用組織為珠光體或珠 光體和二次滲碳體的高碳鋼（>>）形狀復(fù)雜的與其底座和箱體等零件，可選用熔點(diǎn)低、 流動(dòng)性號(hào)的鑄鐵材料，成分為共晶或接近于共晶。碳鋼：是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<，并含有少量 硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。 雜質(zhì)元素的影響：、。三元系：三個(gè)組元組成的合金系 獨(dú)立變量：溫度組元濃度、