晶格阵点为原子(离子)振动平衡中心的位置 晶面:在晶体中通过原子中心的平面称为晶面 晶向:通过原子中心的直线称为原子列,其所代表的方向称为晶向 晶胞:由于阵点周围的环境相同,晶体点阵具有周期重复性,因此可以从晶格中选取一个 能够完全反映晶格特征、具有代表性的最小的空间几何单元作为点阵的组成单元,这个基 本的组成单元称为晶胞。晶胞在三维空间的重复排列构成晶体,研究晶体结构就是研究晶 胞的基本特征。 晶格尺寸:虽然许多金属都具有一定的晶体结构,但他们晶胞大小各不相同,每种金属在 一定温度下都有其特有的晶格尺寸 晶格常数:晶格尺寸可用晶格常数表达,金属的晶格常数大都为 1~7×10-10 m。 晶胞原子数:晶胞原子数是指一个晶胞内包含的原子数目。晶胞原子数可通过计算每个原 子在晶胞中所占的份数,然后加和或得。 原子半径:原子半径通常是指晶胞中原子密度最大的方向上相邻的两个原子之间平衡距离 的一半。它与晶格常数有一定的关系。同一种金属处于不同类型的晶格中,原子半径是不 一样的。 配位数:配位数是晶格中与任一原子处于相等距离并相距最近的原子数目。配位数越大, 原子排列的致密度就越高。 致密度:晶胞中原子本身所占有的体积与该晶胞体积之比的百分数,称为晶格的致密度。 11. 铁碳合金相图 铁和碳是钢铁中两个最基本的元素,故称为铁碳合金。在铁碳合金中,铁与碳可以形 成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物,而稳定的化合物可以作为一个独立的组元。因此, 一般所说的铁碳合金图,实际上是指铁-渗碳体(Fe-Fe3C)相图。 Fe 和 Fe3C 是组成 Fe-Fe3C 相图的两个基本组元。由于铁和碳之间的相互作用不同, 使铁碳合金固态下的相结构也有固溶体和金属化合物两类。属于固溶体相有铁素体和奥氏 体,属于金属化合物相的有渗碳体。 铁素体:纯铁在 912℃以下为具有体心立方晶格的α-Fe。碳溶于α-Fe 中形成的间隙 固溶体称为铁素体,以符号 F 表示。由于α-Fe 是体心立方晶格结构,它的晶格间隙很小, 因而溶碳能力极小,在 727℃时溶碳量最大,可达 0.0218%。随着温度的下降,铁素体的 溶碳量逐渐减小,在室温时溶碳量几乎为零。因此其性能几乎和纯铁相同,即铁素体的强 度、硬度不高,但具有良好的塑性与韧性。铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边 行晶粒组织。铁素体在 770℃以下具有铁磁性,而在 770℃以上则失去铁磁性。 奥氏体:碳溶于γ-Fe 中的间隙固溶体称为奥氏体,以符号 A 表示。γ-Fe 是面心立 方体晶格结构,由于γ-Fe 晶格间的最大空隙要比α-Fe 大,所以溶碳能力比较大。γ-Fe 在 1148℃时溶碳量最大,可达 2.11%。随着温度的下降,溶碳量逐渐减小,在 727℃时溶 碳量最低, 为 0.77%。 奥氏体的性能与其溶碳量及晶粒大小有关, 一般奥氏体的硬度为 170~ 220HBW,延伸率δ为 40%~50%,易于锻压成形。高温下奥氏体的显微组织,其晶粒也呈多 边行,一般情况下,其晶界较平直,且晶粒内常有孪晶出现。奥氏体为非铁磁性相组织。 渗碳体:渗碳体的分子式 Fe3C,是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。渗碳体的碳 质量分数为 6.69%; 熔点为 1227℃左右; 没有同素异晶转变。 Fe3C 有磁性转变, 它在 230℃ 以下具有弱磁性,而在 230℃以上失去磁性。Fe3C 的硬度很高(~800HBW),而塑性和冲 击韧性几乎为零,脆性极大。渗碳体不易受硝酸酒精溶液腐蚀,在显微镜下呈白亮色,但 在碱性苦味酸钠溶液下腐蚀呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多,在钢和铸铁中与其他相 共存时呈片状、粒状、网状或板状。渗碳体是碳钢中主要的强化相,它的形状与分布对钢 的性能有很大的影响。 珠光体:珠光体是铁素体和渗碳体组成的两相机械混合物,常用符号 P 表示。珠光体 的力学性能介于铁素体和渗碳体之间,具有良好的力学性能( σ b ≈ 750MPa ,硬度为 180HBW,δ≈20%) 。 莱氏体:莱氏体是奥氏体和渗碳体组成的两相机械混合物,常用符号 Ld 表示。它存 在于高温区(727~1148℃) ,在 727℃以下时变成渗碳体和珠光体的混合物,称为低温莱 氏体,用符号 L′d 表示。由于莱氏体中含有大量的渗碳体,所以塑性、韧性很差,是硬而 脆的组织。 碳的质量分数与力学性能的之间的关系 ? 当钢的 Wc﹤0.9%时,随着钢中碳的质量分数的增加,钢的强度、硬度直线上升,而塑 性、韧性不断降低;当钢中 Wc﹥0.9%时,因网状渗碳体的存在,不仅使钢的塑性、韧 性进一步降低,而且强度也明显下降。为了保证工业上使用的钢具有足够的强度,并 具有一定的塑性和韧性,钢中的碳质量分数一般都不会超过 1.3%~1.4%。 ? 由于 Wc﹥2.11%的白口铸铁存在较多的渗碳体,在性能上显得特别硬而脆,难以切削 加工,因此在机械制造业中很少应用。