金属工艺学第2章 金属的晶体结构与结晶
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第二章,金属的结晶
k
2 G V
又因为：
GV
LmT Tm
临界晶核半径为：
k
2 Tm LmT
形核的结构条件
由此可知:ΔT , rk ，较小晶胚便可以成为晶核。
第十七页，本课件共有62页
临界过冷度（ΔTk）
讨论：
1.ΔT＜ΔTK时，rmax＜ rK
晶胚自行熔化
2.ΔT＞ΔTK时，rmax＞rk 晶胚自发长大
3.ΔT=ΔTK时， rmax=rk
ΔT＝Tm－Tn 结晶速度v↑，ΔT↑
结论：过冷是结晶的必要条件。
第五页，本课件共有62页
（2） 自由能：
自发转变的能量条件：
自然界的一切自发转变过程，总是由一种较高能量状 态趋向于能量最低的稳定状态。
在一定温度条件下，只有引起体系自由能（即能够对外作 功的那部分能量）降低的过程才能自发进行。
自由能又可由下式表示：
（b）随着过冷度的增加，形核速度由
低向高的过渡平缓,不象均匀形 核时那样有突然增高的现象。 （c）随着过冷度增加形核速度达到最 大值，曲线就下降并且中断（不 需深度过冷）.
金属结晶的形核
率与过冷度的关系
第二十八页，本课件共有62页
2）固相质点晶体结构的影响
G非G均23cos4cos3 θ=0o , cosθ=1 ，ΔG非=0, θ越小 形核功越小。
液态金属具有与固态金属相同的结合建和近似的原子间结 合力，在熔点附近的液态金属还存在与固态金属相似的原 子堆垛和配位情况。
因此，从微观上看，液态金属是由许多强烈游动、紧 密接触、规则排列的原子集团所组成。它们大小不一 ，处于时聚时散，此起彼伏的状态。这种很不稳定的 现象称为“结构起伏”或“相起伏”。
第十四页，本课件共有62页
1.2金属的晶体结构与结晶PPT课件
（原子直径相近，结构相同）
2021
35
➢ 间隙固溶体：当溶质原子很 小时，只能处于溶剂原子的 间隙中，称为间隙固溶体。
如图a所示。如C、H、N、 B、O等原子易形成间隙固 溶体。
➢ 溶解度大小取决于：
a 溶剂晶体结构
间隙大小，间隙↗，溶解↗
b 溶质尺寸
溶质尺寸↘，溶解度↗
2021
36
➢ 置换固溶体：当溶质和溶剂 的原子直径较接近时，只能 替代一部分溶剂原子而占据 溶剂晶格中的某些结点位置， 称为置换固溶体。
例如：钢中加入钛、硼、铝等；铸铁中加入硅、钙 等；铝-硅合金中加入钠或钠盐等。
3) 动力学方法 生产中还可以采用机械振动、超声波振动、电磁
搅拌等方法。使熔融金属在铸型中产生运动。打断 正在生长的树枝晶轴，破碎的细小晶体成为新的晶 核，增加了晶核数目，从而使晶粒细化。
例如：钢的连续铸造采用电磁搅拌来细化晶粒。
20晶21 界
亚晶界
19
1.2.2 金属的结晶过程
１.纯金属的结晶
➢ 即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成 晶体的过程。
纯金属的结晶过程可通过热分析实验法得到的温 度与时间的关系曲线，即冷却曲线来表示，如图1-8 所示。
2021
20
温度 ΔT
T0 Tn
➢ T0 ——理论结晶温度,即熔点 ➢ Tn——实际结晶温度
１.２金属的晶体结构与结晶
按原子排列的特征，可将固体物质 分为晶体和非晶体两大类。
晶体： 物质内部的原子是按一定的 次序有规律排列的。如金刚石、石 墨等，固态金属一般属于晶体。
非晶体：非晶体内部的原子则是无规 则排列的，如玻璃、松香和沥青等。 也称为 “过冷液体” 。
2021
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➢ 间隙固溶体：当溶质原子很 小时，只能处于溶剂原子的 间隙中，称为间隙固溶体。
如图a所示。如C、H、N、 B、O等原子易形成间隙固 溶体。
➢ 溶解度大小取决于：
a 溶剂晶体结构
间隙大小，间隙↗，溶解↗
b 溶质尺寸
溶质尺寸↘，溶解度↗
2021
36
➢ 置换固溶体：当溶质和溶剂 的原子直径较接近时，只能 替代一部分溶剂原子而占据 溶剂晶格中的某些结点位置， 称为置换固溶体。
例如：钢中加入钛、硼、铝等；铸铁中加入硅、钙 等；铝-硅合金中加入钠或钠盐等。
3) 动力学方法 生产中还可以采用机械振动、超声波振动、电磁
搅拌等方法。使熔融金属在铸型中产生运动。打断 正在生长的树枝晶轴，破碎的细小晶体成为新的晶 核，增加了晶核数目，从而使晶粒细化。
例如：钢的连续铸造采用电磁搅拌来细化晶粒。
20晶21 界
亚晶界
19
1.2.2 金属的结晶过程
１.纯金属的结晶
➢ 即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成 晶体的过程。
纯金属的结晶过程可通过热分析实验法得到的温 度与时间的关系曲线，即冷却曲线来表示，如图1-8 所示。
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20
温度 ΔT
T0 Tn
➢ T0 ——理论结晶温度,即熔点 ➢ Tn——实际结晶温度
１.２金属的晶体结构与结晶
按原子排列的特征，可将固体物质 分为晶体和非晶体两大类。
晶体： 物质内部的原子是按一定的 次序有规律排列的。如金刚石、石 墨等，固态金属一般属于晶体。
非晶体：非晶体内部的原子则是无规 则排列的，如玻璃、松香和沥青等。 也称为 “过冷液体” 。
第二章 1.2.3金属的结构和结晶
2.1 合金中的相
● ● ● 一、组元与相的概念 二、固溶体 三、金属化合物
一、组元与相的概念
组元 组成合金最基本的、独立存在的物质称为组元。 合金最基本的 组成合金最基本的、独立存在的物质称为组元。 例如：元素、稳定化合物。 Fe- 合金中，Fe、 例如：元素、稳定化合物。如，Fe-C合金中，Fe、C均为组元
式中的x 、 即为相图中线段xx 式中的 2-x、x2-x1、x-x1即为相图中线段 2 (ob)、x1x2 (ab)、 、 、 x1x(ao)的长度。 的长度。 的长度
2.3 2.3 匀晶相图
● ● ● 相图分析 合金的结晶过程 合金凝固时的成分过冷
一、相图分析
匀晶系：两组元在液态和固态都无限固溶的合金系 匀晶相图：匀晶系合金的相图 匀晶转变：合金凝固时，从液相中结晶出单相的固溶体， 合金凝固时，从液相中结晶出单相的固溶体，
机械工程材料
主讲人：
工学院
第2章 二元合金的相图及结晶 章
2.1合金中的相 2.1合金中的相 2.2二元合金相图的建立 2.2二元合金相图的建立 2.3匀晶相图 2.3匀晶相图 2.4共晶相图 2.4共晶相图 2.5包晶相图 2.5包晶相图 2.6组员间形成稳定化合物的相图 2.6组员间形成稳定化合物的相图 2.7由二元相图判断合金性能 2.7由二元相图判断合金性能
热 分 析 法
温 度
相图的测定
温 度
A 90 70 50
30
B
温 度
L a L + S S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区 液固共存区 b
B
温 度
三、相图应用
金属的晶体结构与结晶案例PPT教案
金属的晶体结构与结晶案例
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属的晶体结构
纯金属的晶体结构 实际金属的晶体结构
金属的结晶
纯金属的结晶 同素异构转变 晶粒大小及其控制
第1页/共61页
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
晶体 指 原 子 （ 更确 切地说 是离子 ）按一 定几何 形状作 有规律 重 复 排 列 的物 体。
非晶体 内 部 原 子 无规 则排列 的固态 物体。
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第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
第3页/共61页
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
晶 体 与 非 晶 体的差 异及相 互转化 性 能 上 区 分 ：熔 点、各 向同异 性； 转 变 产 物 ： 非晶 体金属 、玻璃 纤维等
第一节 金属的晶体结构
实际金属的晶体结构
体 晶面
结
晶体学中，通过晶体中原子中心
构
的平面
晶向
通过原子中心的直线所代表的方向
立方晶系不同晶面和晶向原子排列示意图
第16页/共61页
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 各 向 异性
金
属
产生原因
的
不同晶面和晶向上原子排列方式和密度不同
晶
影响
体
不论在物理、化学还是力学性能方面，即不论在弹性模量、破断抗力
纯铁的显微组织照片
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属的晶体结构
纯金属的晶体结构 实际金属的晶体结构
金属的结晶
纯金属的结晶 同素异构转变 晶粒大小及其控制
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第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
晶体 指 原 子 （ 更确 切地说 是离子 ）按一 定几何 形状作 有规律 重 复 排 列 的物 体。
非晶体 内 部 原 子 无规 则排列 的固态 物体。
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第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
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第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 基 本 知 识
晶 体 与 非 晶 体的差 异及相 互转化 性 能 上 区 分 ：熔 点、各 向同异 性； 转 变 产 物 ： 非晶 体金属 、玻璃 纤维等
第一节 金属的晶体结构
实际金属的晶体结构
体 晶面
结
晶体学中，通过晶体中原子中心
构
的平面
晶向
通过原子中心的直线所代表的方向
立方晶系不同晶面和晶向原子排列示意图
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第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶 体 的 各 向 异性
金
属
产生原因
的
不同晶面和晶向上原子排列方式和密度不同
晶
影响
体
不论在物理、化学还是力学性能方面，即不论在弹性模量、破断抗力
纯铁的显微组织照片
金属与合金的晶体结构与结晶
第二章金属与合金的晶体结构与结晶第一节金属的晶体结构自然界的固态物质，根据原子在内部的排列特征可分为晶体与非晶体两大类。
晶体与非晶体的区别表现在许多方面。
晶体物质的基本质点（原子等）在空间排列是有一定规律的，故有规则的外形，有固定的熔点。
此外，晶体物质在不同方向上具有不同的性质，表现出各向异性的特征。
在一般情况下的固态金属就是晶体。
一、晶体结构的基础知识（1）晶格与晶胞为了形象描述晶体内部原子排列的规律，将原子抽象为几何点，并用一些假想连线将几何点连接起来，这样构成的空间格子称为晶格（图2-1）晶体中原子排列具有周期性变化的特点，通常从晶格中选取一个能够完整反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞（图2-1），它具有很高对称性。
（2）晶胞表示方法不同元素结构不同，晶胞的大小和形状也有差异。
结晶学中规定，晶胞大小以其各棱边尺寸a、b、c 表示，称为晶格常数。
晶胞各棱边之间的夹角分别以、表示。
当棱边 a b c ，棱边夹角90 时，这种晶胞称为简单立方晶胞。
3）致密度金属晶胞中原子本身所占有的体积百分数，它用来表示原子在晶格中排列的紧密程度。
二、三种典型的金属晶格1、体心立方晶格晶胞示意图见图2-2a。
它的晶胞是一个立方体，立方体的8 个顶角和晶胞各有一个原子，其单位晶胞原子数为 2 个，其致密度为0.68 属于该晶格类型的常见金属有Cr、W、Mo、V、α -Fe 等。
2、面心立方晶格晶胞示意图见图2-2b。
它的晶胞也是一个立方体，立方体的8 个顶角和立方体的 6 个面中心各有一个原子，其单位晶胞原子数为 4 个，其致密度为0.74（原子排列较紧密）。
属于该晶格类型的常见金属有Al 、Cu、Pb、Au 、γ -Fe 等。
3、密排六方晶格它的晶胞是一个正六方柱体，原子排列在柱体的每个顶角和上、下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内，晶胞示意图见图2-2c。
其单位晶胞原子数为6 个，致密度也是0.74。
属于该晶格类型常见金属有Mg、Zn、Be、Cd、α -Ti 等。
机械工程材料：第二章 金属的晶体结构与结晶
处原子排列不一致，存在一个过渡层，即晶界；
亚晶界:实际金属晶体内部，晶粒内原子排列也不完全理想 的规则排列，也存在很小位向差的小晶块，即亚晶 粒，亚晶粒的交界即亚晶界。
在实际晶体中，这三种缺陷随加工条件变化而变化，可产 生、发展，也可消失，对材料性能有很大影响。
常见的利用增加材料的缺陷，提高强度的方法
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属特性与金属键 金属的晶体结构 实际金属结构 金属的结晶 金属铸锭组织
一、金属特性与金属键
原子的构造
①金属原子的最外层轨道电子少。 ②金属原子易失去电子而成为正离子。 ③金属键
金属正离子与自由电子间的静电作用， 使金属原子结合起来形成金属整体。
金属特性
关系
①优良的导电性和导热性。 ①导电：在电势作用下，自由
②不透明和具有金属光泽。
电子定向移动；
③较高的强度和较好的塑性。②正的电阻温度系数：
④正的电阻温度系Βιβλιοθήκη 。T↗，离子振动↗，电子运动阻力↗ ③塑性：金属中离子与电子间能保
持一定的相对关系。
二、金属的晶体结构
1. 晶体的基本知识
晶体与非晶体 晶体：内部原子在空间呈一定的有规则排列，具有固定熔 点和各向异性。(金刚石、盐) 非晶体：内部原子是无规则堆积在一起的。没有固定的熔 点，具有各向同性。(玻璃、石蜡)
晶格(点阵) 表示晶体中的原子(正离子)排列方式的空间几何体。 假设：A.金属中的原子(正离子)都是刚性小球； B.金属中的原子都缩小为一个点，线将点连 接起来，线与线的交点为节点。
晶胞：表示晶格几何特征的最小几何单元。 (1)晶格常数: 棱边长度 (a,b,c)，单位A0(10-10m) ; 轴间夹角 (α、β、γ ） (2)晶面、晶向 : 晶面：在晶体中通过原子中心的平面,用晶面指数表示。
亚晶界:实际金属晶体内部，晶粒内原子排列也不完全理想 的规则排列，也存在很小位向差的小晶块，即亚晶 粒，亚晶粒的交界即亚晶界。
在实际晶体中，这三种缺陷随加工条件变化而变化，可产 生、发展，也可消失，对材料性能有很大影响。
常见的利用增加材料的缺陷，提高强度的方法
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属特性与金属键 金属的晶体结构 实际金属结构 金属的结晶 金属铸锭组织
一、金属特性与金属键
原子的构造
①金属原子的最外层轨道电子少。 ②金属原子易失去电子而成为正离子。 ③金属键
金属正离子与自由电子间的静电作用， 使金属原子结合起来形成金属整体。
金属特性
关系
①优良的导电性和导热性。 ①导电：在电势作用下，自由
②不透明和具有金属光泽。
电子定向移动；
③较高的强度和较好的塑性。②正的电阻温度系数：
④正的电阻温度系Βιβλιοθήκη 。T↗，离子振动↗，电子运动阻力↗ ③塑性：金属中离子与电子间能保
持一定的相对关系。
二、金属的晶体结构
1. 晶体的基本知识
晶体与非晶体 晶体：内部原子在空间呈一定的有规则排列，具有固定熔 点和各向异性。(金刚石、盐) 非晶体：内部原子是无规则堆积在一起的。没有固定的熔 点，具有各向同性。(玻璃、石蜡)
晶格(点阵) 表示晶体中的原子(正离子)排列方式的空间几何体。 假设：A.金属中的原子(正离子)都是刚性小球； B.金属中的原子都缩小为一个点，线将点连 接起来，线与线的交点为节点。
晶胞：表示晶格几何特征的最小几何单元。 (1)晶格常数: 棱边长度 (a,b,c)，单位A0(10-10m) ; 轴间夹角 (α、β、γ ） (2)晶面、晶向 : 晶面：在晶体中通过原子中心的平面,用晶面指数表示。
金属的晶体结构与结晶
合金是以一种金属元素为基础， 加入其它元素经过熔合而获得的具有 金属特性的物质。
相是金属或合金中成分相同、 结构相同并与其它部分有界面分开 的均匀组成部分。
合金的相结构分为
（1）固溶体：在合金结晶时所 形成的晶格结构与合金的某一组成 元素的晶格结构相同的固相。固溶 体是溶质原子溶于溶剂而形成的单 一均匀的固态晶体。固溶体常作为 合金中的基本相，固溶体具有高的 塑性和韧性。
1.2 金属的晶体结构与结晶
金属的微观结构与其性能密切相关。
1.2.1 晶体与晶格 晶体是物体内部的原子 ( 或分子 )
在三维空间中按一定规律作周期性排 列的固体。例如所有的金属、食盐等。 晶体物质具有固定的熔点、各向异性 等性质 。
晶格是用以描述晶体中原子排 列规律的空间点阵格架。
常见的晶体结构有体心立方晶 格、面心立方晶格和密排六方晶格 三种类型。
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
1.2.2 纯金属结晶时的冷却曲线
温 度
理论冷却曲线
结晶平台(释放结晶潜热导致)
To
Tn
实际冷却曲线
时间
过冷是结晶的必要条件。
1.2.3 金属的结晶过程
结晶是晶体物质由液态不断形成 晶核和不断长大的过程。
晶粒越细，强度和硬度越高，塑 性和韧性也越好。细化晶粒的途径有
❖增大过冷度 ❖变质处理
❖附加振动
纯铁的冷却曲线
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
பைடு நூலகம்
700 600 500
1534℃
1394℃ δ - Fe
γ - Fe
相是金属或合金中成分相同、 结构相同并与其它部分有界面分开 的均匀组成部分。
合金的相结构分为
（1）固溶体：在合金结晶时所 形成的晶格结构与合金的某一组成 元素的晶格结构相同的固相。固溶 体是溶质原子溶于溶剂而形成的单 一均匀的固态晶体。固溶体常作为 合金中的基本相，固溶体具有高的 塑性和韧性。
1.2 金属的晶体结构与结晶
金属的微观结构与其性能密切相关。
1.2.1 晶体与晶格 晶体是物体内部的原子 ( 或分子 )
在三维空间中按一定规律作周期性排 列的固体。例如所有的金属、食盐等。 晶体物质具有固定的熔点、各向异性 等性质 。
晶格是用以描述晶体中原子排 列规律的空间点阵格架。
常见的晶体结构有体心立方晶 格、面心立方晶格和密排六方晶格 三种类型。
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
1.2.2 纯金属结晶时的冷却曲线
温 度
理论冷却曲线
结晶平台(释放结晶潜热导致)
To
Tn
实际冷却曲线
时间
过冷是结晶的必要条件。
1.2.3 金属的结晶过程
结晶是晶体物质由液态不断形成 晶核和不断长大的过程。
晶粒越细，强度和硬度越高，塑 性和韧性也越好。细化晶粒的途径有
❖增大过冷度 ❖变质处理
❖附加振动
纯铁的冷却曲线
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
பைடு நூலகம்
700 600 500
1534℃
1394℃ δ - Fe
γ - Fe
机械制造基础第二章 金属的晶体结构与结晶PPT课件
一、纯金属的结晶过程 1. 金属结晶的条件 金属结晶的温度和结晶过程的规律通过热分析法进行研究。
图2-5 热分析法装置示意图
一、纯金属的结晶过程 1. 金属结晶的条件
当液体金属缓慢冷却到a点时，液 体金属开始结晶，到b点结晶终了，a ～b两点之间的水平线即为结晶阶段 ，它所对应的温度就是纯金属的结晶 温度。纯金属在缓慢的冷却条件下（ 即平衡条件）的结晶温度与缓慢加热 条件下的熔化温度是同一温度，称为
增加过冷度能使晶粒细化。在铸造生 产时用金属型浇注的铸件比用砂型浇 注得到的铸件晶粒细小，就是因为金 属型浇注散热快，过冷度大的缘故。 这种方法只适用于小型铸件。
图2-14 形核率和长大速度与过冷度的关系
四、晶粒大小与细化晶粒的方法 2. 变质处理
理论结晶温度，用T0表示。
图2-6 纯金属冷却曲线
一、纯金属的结晶过程 1. 金属结晶的条件
金属实际结晶温度（T1）低于理论结晶温 度（T0）的现象称为“过冷”现象。理论结 晶温度和实际结晶温度之差（△T），称为过
冷度（△T＝T0－T1）。过冷是金属能够自动
进行结晶的必要条件。金属结晶时过冷度的
大小与冷却速度有关。冷却速度越快，金属
点缺陷的存在，提高了材料的硬度和 强度，点缺陷是动态变化着的，它是造成 金属中物质扩散的原因。
三、实际金属的晶体结构与晶体缺陷 2. 晶体缺陷
（2）线缺陷（位错） 线缺陷是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。晶体中最普通的线缺陷就是位错，位错的主要类型有螺型位错和刃型位错。
位错很容易在晶体中移动，对金属的塑性变 形、强度、扩散和相变等力学性能和物理化 学性能都起着重要的作用。位错的产生会使 金属的强度提高，但塑性和韧性下降。
金属的晶体结构与结晶
三、同素异构转变
▪ 某些金属在固态下的晶体结构是不固定的，而 是随着温度、压力等因素的变化而变化，如铁、 钛等，这种现象称为同素异晶转变，也称为重 结晶。
▪ 下面以铁为例子来说明同素异晶转变： α-Fe---------γ-Fe-------------δ—Fe-----------L ▪ BCC （912℃） FCC （1394℃） BCC ▪ 金属的同素异晶转变为其热处理提供基础，钢
3.密排六方晶格（ HCP）
▪ 原子排列方式 ▪ 常见金属 ▪ 原子个数 ▪ 原子半径 ▪ 配位数和致密度
在晶胞的十二个角上各有一个原子， 构成六方柱体。上下底面中心各有 一个原子。晶胞内部还有三个原子， 所以叫做密排六方晶格。
具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉 (Cd)、锌(Zn)、铍(Be) 等。
▪ 在元素周期表一共约有110种元素，其中 80多种是金属，占2/3。而这80多种金属 的晶体结构大多属于三种典型的晶体结 构。它们分别是： 1.体心立方晶格（BCC） 2.面心立方晶格（FCC） 3.密排六方晶格（HCP）
1.体心立方晶格（ BCC） ▪ 原子排列方式 ▪ 常见金属 ▪ 原子个数 ▪ 原子半径 ▪ 配位数 ▪ 致密度 ▪ 间隙半径
致密度
▪ 晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积 之比称为致密度(也称密排系数)。致密度越大, 原 子排列紧密程度越大。 体心立方晶胞的致密度为：
晶胞(或晶格)中有68%的体积被原子所占据, 其余为 空隙。
体心立方晶格的参数
▪ 体心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c)
原子半径：r 3 a 4
第二章 金属与合金的晶体结构
一、金属晶体结构基础知识
金属由原子组成。原子的结合方式和 排列方式决定了物质的性能。 金属的性能是由其组织结构决定的， 其中结构指的就是晶体结构。 金属的晶体结构就是其内部原子的排 列方式，因为金属是晶体，所以称为晶 体结构。
第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图
铁在固态冷却过程中有两次晶 体结构变化，其变化为：
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
纯铁的同素异构转变
纯铁的同素异构转变 1394 C
912 C
-Fe，bcc -Fe，fcc -Fe，bcc
912 C
-Fe，fcc
-Fe，bcc
2、固态转变的特点
固态下的相变也是一个形核和长大的过程，但有 着与结晶不同之处，其特点为：
金属的结构
晶态
非晶态
Si2O的结构
2、晶格与晶胞 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。 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
晶格常数：晶胞各边的 立方 尺寸 a、b、c。各棱间
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。
二、 金属的同素异晶转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素 异晶转变。同素异晶转变属于 相变之一—固态相变。 1、铁的同素异晶转变
物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。 结晶： 液体 --> 晶体 凝固： 液体 --> 固体（晶体 或 非晶体）
液体
晶体
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。
一、纯金属的结晶
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。
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
纯铁的同素异构转变
纯铁的同素异构转变 1394 C
912 C
-Fe，bcc -Fe，fcc -Fe，bcc
912 C
-Fe，fcc
-Fe，bcc
2、固态转变的特点
固态下的相变也是一个形核和长大的过程，但有 着与结晶不同之处，其特点为：
金属的结构
晶态
非晶态
Si2O的结构
2、晶格与晶胞 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。 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
晶格常数：晶胞各边的 立方 尺寸 a、b、c。各棱间
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。
二、 金属的同素异晶转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素 异晶转变。同素异晶转变属于 相变之一—固态相变。 1、铁的同素异晶转变
物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。 结晶： 液体 --> 晶体 凝固： 液体 --> 固体（晶体 或 非晶体）
液体
晶体
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。
一、纯金属的结晶
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。