金属材料试验方法
金属行业金属材料的力学性能测试方法

金属行业金属材料的力学性能测试方法金属材料的力学性能测试是金属行业中非常重要的一项工作,它可以用来评估金属材料的力学性能,帮助我们了解这些材料在实际应用中的表现和可靠性。
本文将介绍几种常用的金属材料力学性能测试方法,并对其原理和应用进行详细说明。
一、拉伸试验拉伸试验是测量金属材料在拉伸过程中的力学性能的一种常用方法。
它通过施加拉伸载荷并记录应力和应变的变化来评估材料的强度、延展性和韧性等指标。
在拉伸试验中,常用的测试参数包括屈服强度、断裂强度、断裂延伸率等。
二、硬度测试硬度测试是评估金属材料硬度的方法之一,它可以用来衡量金属材料抵抗形变和破坏的能力。
常见的硬度测试方法有洛氏硬度测试、巴氏硬度测试和维氏硬度测试等。
这些测试方法都通过施加一定压力并测量材料表面的印痕或弹痕来评估材料的硬度。
三、冲击试验冲击试验是评估金属材料在受冲击载荷下的抗冲击性能的方法之一。
常用的冲击试验方法包括冲击弯曲试验和冲击拉伸试验等。
这些试验通过施加冲击力并记录材料的断裂形态和断裂能量来评估材料的韧性和抗冲击能力。
四、压缩试验压缩试验是测量金属材料在受压载荷下的力学性能的方法之一。
它可以用来评估金属材料的强度、稳定性和抗压能力等指标。
在压缩试验中,常用的测试参数包括屈服强度、最大压缩应力和压缩模量等。
五、扭转试验扭转试验是测量金属材料在扭转载荷下的力学性能的一种常用方法。
它可以用来评估金属材料的刚度、强度和韧性等指标。
在扭转试验中,通过施加扭矩并记录应力和应变的变化来评估材料的扭转性能。
总结:金属行业中,对金属材料的力学性能进行测试是非常重要的工作。
本文介绍了几种常用的金属材料力学性能测试方法,包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验、压缩试验和扭转试验等。
通过这些测试方法,我们可以全面了解金属材料的力学性能,为金属行业的生产和应用提供科学的依据。
在实际应用中,可以根据具体需求选择合适的测试方法,以确保金属材料的安全可靠性。
金属材料强度测试方法

金属材料强度测试方法引言:金属材料的强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
为了评估和比较不同金属材料的强度,科学家和工程师们开发了多种测试方法。
本文将介绍几种常见的金属材料强度测试方法,包括拉伸试验、硬度测试和冲击试验。
一、拉伸试验拉伸试验是一种常用的金属材料强度测试方法。
它通过施加拉力来测试材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能。
拉伸试验通常使用万能试验机进行。
首先,将金属样品固定在拉伸试验机上,然后逐渐施加拉力,直到样品断裂。
通过测量施加的力和样品的变形,可以得到应力-应变曲线,从而计算出材料的强度参数。
二、硬度测试硬度测试是评估金属材料硬度的一种方法。
硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。
常见的硬度测试方法包括布氏硬度测试、洛氏硬度测试和维氏硬度测试。
这些测试方法通过在材料表面施加一定的载荷,然后测量形成的印痕尺寸或深度,来评估材料的硬度。
硬度测试可以用于快速评估金属材料的强度,但不能提供其他力学性能参数。
三、冲击试验冲击试验是一种测试金属材料在冲击负荷下的抗冲击性能的方法。
冲击试验通常使用冲击试验机进行。
在测试中,将标准化的冲击试样固定在试验机上,然后施加一个冲击负荷,通常是由一个重锤自由落下引起的。
通过测量冲击前后的样品形变和断裂情况,可以评估材料的抗冲击性能。
冲击试验可以帮助确定金属材料在实际使用中的耐用性和可靠性。
四、其他测试方法除了上述常见的金属材料强度测试方法,还有一些其他测试方法可用于评估材料的强度。
例如,疲劳试验可用于评估材料在重复加载下的强度和寿命。
应力腐蚀裂纹扩展试验可用于评估材料在腐蚀环境中的强度和耐久性。
这些测试方法在特定领域和应用中具有重要的意义,可以提供更全面的材料性能评估。
结论:金属材料强度测试方法是评估和比较不同金属材料性能的重要手段。
拉伸试验、硬度测试和冲击试验是常见的金属材料强度测试方法,它们可以提供材料的强度参数、硬度和抗冲击性能等信息。
此外,还有其他测试方法可用于评估材料的强度和耐久性。
GBT-231-金属材料-布氏硬度试验-

— 试验原理(1)
试验时,用一定直径的硬质合金球施加规 定的试验力压入试样表面,经规定的保持 时间后,卸除试验力,试样表面就残留压 痕,测量出压痕直径(见图1),求得压 痕球形表面积。布氏硬度值HB是试验力除 以压痕球形表面积所得的商再乘以 0.102 。即
………(1)
式中:g——标准重力加速度为9.80665 F——试验力,N; S——压痕面积,mm2; h——压痕深度,mm。
· 试验力的选择应保证压痕直径在0.24D~0.6D之间。 · 压痕间距
试验时,每个试样(若试样尺寸允许)至少应在3个 不同的位置测定硬度,且压痕中心距试样边缘距离应不小 于压痕平均直径的2.5倍,两相邻压痕中心距离至少为压痕 平均直径的3倍。 · 在整个试验期间,硬度计不应受到影响试验结果的冲击和 震动。 · 应在两相互垂直方向测量压痕直径。用两个读数的平均值 计算布氏硬度或按GB/T 231.4查得布氏硬度值。
在试验过程中,若使用的压头直径不能满足试样厚度时,应选择
下一档直径的球体压头 。当改变压头直径时,应保持原F/D2这一常数
不变,才可与采用其他压头直径试验结果进行比较 。
四 试验操作要点(3)
· 钢材料不同条件下的试验力、试验力-压头球直径平方的比 率见表1。
表1 钢材料不同条件下的试验力
硬度符号
四 试验操作要点(1)
· 试验温度 试验一般在10~35℃的室温下进行。对温度要求较高的
试验,室温应控制在23℃土5℃。
· 试样的支承 试样支承面、压头表面及试验台面应清洁。试样应稳固地
放在试验台面上,保证在试验过程不产生倾斜、位移及挠曲。 加力时试验力作用方向应与试验面垂直。对于不规则的工件试 样,应根据其特殊形状,制作合适的试样支承台。支承台应具 备足够的支撑刚性。
金属材料性能测试方法介绍

金属材料性能测试方法介绍一、金属材料性能测试方法概述金属材料性能测试方法是评估金属材料质量和性能的重要手段。
通过对金属材料进行性能测试,可以了解其力学性能、物理性能、化学性能等方面的表现,为金属材料的选材、加工和应用提供科学依据。
下面将介绍几种常用的金属材料性能测试方法。
二、金属材料力学性能测试1.拉伸试验:拉伸试验是评价金属材料抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能的重要方法。
通过在拉伸试验机上施加拉力,可以得到金属材料的应力-应变曲线,进而分析金属材料的力学性能。
2.硬度测试:硬度测试是评价金属材料抗压、抗划伤等性能的方法。
常用的硬度测试方法有洛氏硬度测试、巴氏硬度测试、维氏硬度测试等,通过硬度测试可以了解金属材料的硬度大小及其均匀性。
三、金属材料物理性能测试1.热膨胀系数测试:热膨胀系数测试是评价金属材料热膨胀性能的方法。
通过在一定温度范围内对金属材料进行热膨胀系数测试,可以了解金属材料在温度变化下的膨胀情况。
2.电导率测试:电导率测试是评价金属材料导电性能的方法。
通过在一定条件下对金属材料进行电导率测试,可以了解金属材料的导电性能及其应用范围。
四、金属材料化学性能测试1.腐蚀试验:腐蚀试验是评价金属材料耐腐蚀性能的方法。
通过将金属材料置于不同腐蚀介质中,观察其腐蚀程度和速率,可以了解金属材料的耐腐蚀性能。
2.化学成分分析:化学成分分析是评价金属材料成分含量的方法。
通过对金属材料进行化学成分分析,可以了解其主要元素含量及杂质含量,为金属材料的质量控制提供依据。
五、结语金属材料性能测试方法是评价金属材料质量和性能的重要手段,对于保证金属材料的质量和安全具有重要意义。
通过了解和掌握金属材料性能测试方法,可以更好地选择和应用金属材料,提高金属材料的利用效率和经济效益。
希望本文介绍的金属材料性能测试方法对您有所帮助。
金属材料 弯曲试验方法

金属材料弯曲试验方法
金属材料的弯曲试验方法分为静弯试验和动弯试验。
静弯试验是将金属材料制作成一定尺寸和形状的试样,在测试机上施加静态加载作用力,使其在跨度中弯曲,测量与控制加载力和试样变形,从而得到金属材料的抗弯强度、弯曲模量等力学性能指标。
动弯试验则是在金属材料试样上施加动态加载,如冲击加载或疲劳加载,使材料在动态载荷作用下发生弯曲,通过测量与控制加载力、位移、时间等参数反映材料的弯曲行为和耐久性能,如材料的动态弯曲寿命、断裂韧性等。
常用的金属材料弯曲试验方法有以下几种:
1. 三点弯曲试验:将试样放在两个支座上,施加力在试样中间点进行弯曲,常用于测量材料的弯曲强度和弯曲模量。
2. 四点弯曲试验:将试样放在四个支座上,施加力在试样两个中间点进行弯曲,可以获得更准确的材料弯曲性能指标。
3. 悬臂梁弯曲试验:将试样一端固定在支座上,施加力在另一端进行弯曲,适用于测量材料的断裂韧性和弯曲寿命。
以上是常见的金属材料弯曲试验方法,根据具体需要选择合适的试验方法进行金属材料的力学性能分析和评估。
金属的力学性能及试验方法

金属的力学性能及试验方法金属是指具有良好导电、导热性能,具有一定塑性和可锻性,通常为固态的元素或化合物。
在工业生产和建筑施工中,常常用到金属材料,因此了解金属的力学性能和试验方法非常重要。
本文将从金属的力学性能、力学试验和金属材料的应用等方面进行阐述。
1. 强度金属材料的强度是指抵抗外力破坏的能力,通常用抗拉、抗压、抗剪等强度来表示。
抗拉强度是指钢材在受到拉应力时发生的拉断应力最大值,抗压强度是指钢材在受到压应力时发生的压缩应力最大值,抗剪强度是指钢材在受到剪应力时发生的剪切应力最大值。
不同的金属材料的强度不同,可以通过力学测试来得到不同金属材料的强度值。
2. 塑性金属材料的塑性是指金属在受到外力作用下发生形变的能力。
通常用屈服点、延伸率和冷弯性能等来表示。
屈服点是指金属在受到拉应力时发生的弹性变形后,开始出现塑性变形的应力值。
延伸率是指金属在拉伸过程中能够完全拉开的长度与原长度之比,冷弯性能是指金属材料在冷弯时所能承受的最大应力值,一般来说,塑性强的金属材料能够承受更大的拉应力,延伸率也会更高,因此在一些需要有一定塑性和可锻性的场合,如汽车制造和机械制造等,常常使用具有良好塑性和可锻性的金属材料。
3. 硬度硬度是指金属材料抵抗刻擦的能力,即金属材料的表面极其内部能够承受的压力的大小。
硬度的测量有多种方法,如布氏硬度、Vickers硬度、洛氏硬度等。
不同的测量方法所得到的硬度值也不同。
1. 拉伸试验拉伸试验是最为常见的一种力学试验方法,用于测量金属材料的强度、塑性和弹性等力学性能。
试样用钳夹好,一头通过万能试验机的拉伸机械臂和传感器连接,另一头通过夹具固定。
在破断前,可以通过读数器和试验机的力值计算出试样在拉伸过程中出现的最大应力值。
2. 压缩试验压缩试验是测量金属材料抵抗压缩力的试验方法,试样一般为柱形。
试样被夹具夹紧,然后放入万能试验机的压缩机械臂下方进行压缩。
通过试验机内的传感器可以测量到试样在压缩过程中的应力值,以及当试样发生变形时所受到的最大压力值。
金属材料布氏硬度试验第一部分试验方法

金属材料布氏硬度试验第一部分试验方法
布氏硬度试验是常用的金属材料硬度测试方法之一,通过在金属材料表面施加一定压力,测量压入钢球或钻石锥锐尖所产生的压印直径,从而计算出硬度值。
布氏硬度试验主要分为两个部分:第一部分是准备工作,第二部分是试验操作。
第一部分:准备工作
1. 确定试验材料:根据需要测试的金属材料类型,选择相应的试验方法和试验载荷标准。
2. 磨平试样:将试样切割或锯割成适当的形状和尺寸,然后用砂纸或磨料将试样表面磨平,确保试样表面平整。
3. 清洁试样:用酒精或丙酮等溶剂清洁试样表面,确保无油污和杂质。
第二部分:试验操作
1. 将经过准备的试样放在试验台上,将布氏硬度计放置在试样表面上。
2. 选择合适的试验载荷:根据试样的硬度范围选择合适的试验载荷。
一般来说,当试样的硬度较低时,使用较小的试验载荷;当试样的硬度较高时,使用较大的试验载荷。
3. 施加试验载荷:通过手动或电动方式施加试验载荷,使硬度计的压头与试样表面接触,并保持一定的时间,典型情况下为15-30秒。
4. 释放试验载荷:将试验载荷释放,使压头与试样分离。
5. 测量压印直径:使用显微镜或硬度计的读数仪表,测量压印
直径的两个最大对称距离。
通常,测量读数仪表有两个模式,一个用于钢球硬度计,一个用于钻石锥硬度计。
6. 计算硬度值:根据测得的压印直径和试验载荷值,使用硬度计算公式计算出布氏硬度值。
需要注意的是,在实施布氏硬度试验之前,需要熟悉试验设备的操作方法,并确保硬度计的压头和试样表面之间无杂质。
此外,为获得准确的硬度值,应随机选择多个试验点,并在不同位置进行多次试验。
金属材料室温压缩试验方法

金属材料室温压缩试验方法金属材料室温压缩试验是一种用于测定材料在受力下的变形和性能的常见实验方法之一。
以下是一般性的金属材料室温压缩试验的基本步骤和注意事项:步骤:1.样品准备:•从金属材料中切割出符合标准尺寸的样品。
样品的准备应符合所采用的标准规范。
2.样品标记:•对每个样品进行标记,以确保在试验和测试中可以追踪样品的来源和特性。
3.设备准备:•根据试验标准,准备好用于进行室温压缩试验的试验机。
确保试验机的性能满足试验要求。
4.安装样品:•将样品正确安装到试验机上,确保样品受力方向正确,并且夹持装置能够牢固地保持样品。
5.设定试验参数:•根据试验标准,设置试验机的压缩速率、试验温度(通常是室温)、压缩停止条件等试验参数。
6.进行试验:•启动试验机,进行室温压缩试验。
试验机将施加压力并记录样品的变形情况。
7.记录数据:•实时记录试验过程中的数据,包括施加的压力、样品的变形等。
这些数据将用于后续的分析。
8.分析结果:•根据试验结果,分析样品的抗压性能、屈服强度、变形行为等。
注意事项:•遵循标准规范:严格遵循所选用的标准规范,确保试验过程和数据的准确性和可靠性。
•保持一致性:在样品的制备、安装和试验过程中保持一致性,以确保试验的可重复性和可比性。
•安全措施:在试验过程中严格遵循安全操作规程,确保参与试验的人员和设备的安全。
•环境控制:如果试验要求在特定的温度条件下进行,确保试验室环境符合标准要求。
•后续处理:根据试验结果,可能需要进行后续的金相显微组织观察、力学性能分析等。
具体的试验步骤和注意事项可能会因所采用的试验标准而有所不同,因此建议参考所采用的具体标准文件以获取详细的指导。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
《工程材料及其测试技术》材料测试技术:介绍原材料(金属)的内部质量检验(或金属制成产品后的内部质量检验),机电产品——汽车,有机械产品和电子产品,主要是机械产品。
机械产品:汽车零部件有车轴、轴承、齿轮、螺钉、螺帽等产品的外部质量:如尺寸精度、直线度、平面度、粗糙度等,关系到产品能否使用;产品的内部质量:如强度(抵抗变形或断裂的能力)、硬度(抵抗局部变形的能力)耐热性、耐磨性、耐蚀性等,关系到产品的使用性能和使用寿命。
考试题目类型:选择题、判断题、综合题。
课程与专业之间的关系:产品质量工程面向的行业是装备制造业;在装备制造业中,各个产品使用的原材料大部分为金属材料,加工工艺大同小异,加工及检验过程大致如下:原材料进厂理化检验(金相组织、硬度、强度、塑性、韧性、化学成分)——火花检验(混钢)——锻造(形状、尺寸、硬度、组织)——退火(硬度、组织)——切削(车、铣、铇、检验形状尺寸)——淬火(硬度、组织、变形、裂纹)——回火(硬度、组织、变形、裂纹)——磨削(形状、尺寸、烧伤)——装配(间隙尺寸、灵活性)——整机性能测试(振动、噪音、耐腐蚀、耐热、耐潮湿等)——寿命试验工程材料:介绍材料基础知识(内部组织结构)——各种工程材料的用途和选择材料测试技术:介绍原材料的内部质量检验(或原材料制成的产品的内部质量检验)先行课程——工程力学;后继课程——无损检测——失效分析钢材牌号的含义及表示方法一、工程结构用钢1、碳素结构钢:A1~A7;B1~B7 ;C2~C7、Q235AF、Q275 老的牌号:A1~A7;B1~B7 ;C2~C7。
甲类钢:钢厂供应时只保证机械性能,不保证化学成分,使用时不进行热处理,如A1~A7 ;乙类钢:钢厂供应时只保证化学成分,不保证机械性能,使用时进行锻压或热处理;如B1~B7 ;丙类钢:钢厂供应时即保证机械性能,又保证化学成分,使用时不进行热处理,已逐步趋向淘汰,如C2~C7。
新的牌号:Q235AF、Q275表示方法:“Q”+屈服强度数值+质量等级+脱氧方法质量等级:有A、B、C、D、其中A最差(相当于普通),D最好(相当于优质);脱氧方法:F—沸腾钢;b——半镇静钢;Z——镇静钢;Tz——特殊镇静钢;镇静钢和特殊镇静钢的符号可省略。
例如:Q235AF,牌号表示该钢种的屈服强度为235MP,质量等级为A,F表示是沸腾钢;一般用于制造承受静载荷作用的工程结构件(如圆钢、方钢、工字钢、钢筋等)或普通零件(如铆钉、螺钉、螺母、冲压件)。
2、低合金高强度结构钢:Q295A、Q345A、Q460A牌号表示方法:“Q”+屈服强度数值+质量等级由于大多数低合金高强度结构钢都是镇静钢和特殊镇静钢,所以不标脱氧方法。
例如:Q295A,牌号表示该钢种的屈服强度为295MP,质量等级为A;也用于制造工程结构件和普通零件。
低合金高强度结构钢与碳素结构钢的区别:低合金高强度结构钢的屈服强度数值大。
二、机械结构用钢(包括:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和易切削钢)1、优质碳素结构钢:如45、65Mn、08F牌号表示方法:含碳量+含锰量+脱氧方法含碳量:以万分之一(0.01%)为单位;钢中含碳量=0.01%×牌号最前面的数值;含锰量:根据数值高、低,可分为普通含锰量(0.25~0.8%)和较高含锰量(0.7~1.2%);较高含锰量:在含碳量数值后面加元素符号Mn(如65Mn钢),普通含锰量:则不加元素符号(如08F)。
质量等级:优质碳素结构钢的质量等级都是优质,所以牌号中不加质量等级符号。
(如65Mn、08F)2、合金结构钢:如40CrNiMoA牌号表示方法:含碳量+合金元素符号+合金元素含量+质量等级含碳量:以万分之一(0.01%)为单位;钢中的含碳量=0.01%×牌号最前面的数值;合金元素含量:以百分之一(1%)为单位;合金元素含量=1%×合金元素后面的数值,如合金元素含量小于1.5% ,牌号中只标合金元素符号,不标数值.(如20Mn2B)质量等级:合金结构钢的质量等级都是优质,所以优质的合金结构钢不加质量等级符号(如20Mn2B),而高级优质在牌号末尾加A,特优在牌号末尾加E。
(如40CrNiMoA)3、易切削结构钢:如Y12Pb、Y40Mn牌号表示方法:以Y开头+含碳量+易切削添加元素符号含碳量:以万分之一(0.01%)为单位;钢中的含碳量=0.01%×符号Y后面的数值;质量等级:由于钢中有害元素磷、硫的含量大大超出冶金质量要求,所以它不分质量等级。
三、工具钢(它包括:碳素工具钢、低合金工具钢、合金工具钢、模具钢和特殊性能钢)1、碳素工具钢:T7、T8 、Tl0、Tl1、Tl2、T13表示方法:T+含碳量+含锰量(含量为0.7~1.2%);含碳量:以千分之一(0.1%)为单位;钢中的含碳量=0.1%×符号T后面的数值质量等级:碳素工具钢的质量等级都是优质,所以优质的碳素工具钢不加质量等级符号(如T10),而高级优质则加A(如T10A)。
2、低合金工具钢(如9Mn2V)、合金工具钢(如W18Cr4V)、模具钢(如5CrNiMo)和特殊性能钢(如1Cr18Ni9Ti):表示方法:含碳量+合金元素符号+合金元素含量含碳量:以千分之一(0.1%)为单位;钢中的含碳量=0.1%×牌号最前面的数值;合金元素含量:以百分之一(1%)为单位;合金元素含量=1%×合金元素后面的数值,含量小于1.5% ,牌号中只标合金元素符号,不标数值.(如1Cr13)质量等级:合金工具钢的质量等级都是高级优质,所以合金工具钢不加质量等级符号(如9Mn2V、W18Cr4V、5CrNiMo、1Cr18Ni9Ti,牌号末尾的A都省略)。
四、不规则牌号1、滚动轴承钢:GCr15 ,GCr15SiMn(W Cr:1.5%),GCr9 ,GCr9SiMn ;(W Cr:0.9% )2、低合金工具钢:Cr06(含碳量Wc:1.35%),Cr2(Wc:1%),CrWMn (Wc:1%),W(Wc:1.1%);3、冷作模具钢:Cr12(Wc:2.1%);4、高速工具钢:W18Cr4V(Wc:0.8%),对高碳者牌号前冠以C字。
如牌号CW6Mo5Cr4V2; (Wc:0.95%~1.05%)。
(四) 金属的同素异晶转变某些金属在固态下,因所处温度不同,而具有不同的晶格形式。
金属的同素异晶转变:是指金属在固态下随温度的改变,由一种晶格变为另一种晶格的现象。
同素异晶体:是指由同素异晶转变所得到的不同晶格的晶体。
铁有体心立方晶格的α—Fe和面心立方晶格的γ—Fe。
图2-5纯铁的冷却曲线图1-12 Fe3C结构(五)钢的内部组织和性能铁素体:是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体(体心立方晶格);以符号F表示。
铁素体的强度、硬度不高,具有良好的塑性和韧性。
奥氏体:是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体(面心立方晶格),以符号A表示。
奥氏体的硬度较低而塑性较高,易于锻压成形。
(硬度为170一220HBS;伸长率为40%一50%,)渗碳体:是一种具有复杂晶格的间隙化合物,它的分子式为Fe3C,结构如图1-12所示;硬度很高,而塑性和韧性几乎为零,脆性极大。
渗碳体的组织形态:它在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、球状、网状或板状。
珠光体是铁素体和渗碳体的细密混合物,用符号P表示(P= F+ Fe3C),珠光体的性能介于两组成相之间。
莱氏体是奥氏体和渗碳体所组成的细密的混合物,用符号L d表示(L d= A+ Fe3C),室温组织为低温菜氏体(P+Fe3C)。
图10-13奥氏体晶粒与晶界(800×)图10-14铁素体晶粒与晶界(100×)图10-16 片状珠光体(500×)图10-22 粒状珠光体(500×)图10-15 网状渗碳体(500×)图10-21 低温菜氏体(P+Fe3C)(250×)第一章金属的晶体结构及其在外加载荷作用下的变化第一节晶体的基本知识一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体在结构上的区别:(1)晶体:原子 (或分子)按照一定的几何规律作周期性排列;如图1-1(a)所示。
(2)非晶体:这些质点是无规则地堆积在一起;如图1-1(b)所示。
2、晶体与非晶体在性能上的区别:(1)晶体特点:具有固定的熔点(如铁为1538C、铜为1083C),各向异性。
各向异性:即在不同方向上具有不同的性能;因晶体物质在各个方向上的原子聚集密度不同;(2)非晶体特点:熔点不固定,各向同性(或称等向性);具有高的强度与韧性。
各向同性(或称等向性):在不同方向上具有相同的性能,因非晶体物质在各个方向上的原子聚集密度大致相同。
3、晶体和非晶体之间的相互关系:晶体和非晶体在一定条件下可以互相转化。
例如:玻璃:通常是非晶态,经高温长时间加热能变为晶态玻璃(人造水晶);金属:通常是晶态,从液态急冷 (冷却速度大于107 0C/s),也可获得非晶态。
晶体分为金属晶体与非金属晶体;图1-1(a)晶体结构图1-1 (b) 非晶体结构示意图二、晶格、晶胞和晶格常数(一)晶格晶格:是指抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架;如图1-2所示。
即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。
图1-2(二)晶胞晶胞:是指从晶格中,选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元。
如图1-2中黑粗线所示。
整个晶格就是由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成的。
(三)晶格常数在晶体学中,以6个参数(棱边长度a、b、c和棱面夹角α、β、γ)来表示晶胞的形状和大小,如图1-2所示。
晶轴:是指晶胞上的三个坐标轴X、Y、Z ,规定在坐标原点的前、右、上方为轴的正方向,反之为负方向;晶格常数:是指棱边长度a、b、c,单位为埃A(lA=10-8cm)。
第二节金属和合金的晶体结构一、金属的特性和金属键金属与非金属的根本区别:是金属的电阻随温度的升高而增大,即金属具有正的电阻温度系数,而非金属的电阻却随温度的升高而降低,即具有负的电阻温度系数。
金属键:因为金属原子的最外层电子(价电子)的数目少 (一般仅有1—2个),而且它们与原子核的结合力弱,很容易摆脱原子核的束缚而变成自由电子。
当大量的金属原子聚合在一起构成金属晶体时,绝大部分金属原子都将失去其价电子而变成正离子。
正离子又按一定几何形式规则地排列起来,并在固定的位置上作高频率的热振动。
而脱离了原子束缚的那些价电子都以自由电子的形式,在各离子间自由地运动,它们为整个金属所共有,形成所渭的“电子气”。