第1章金属的结构与性能 教学提示:金属材料在性能方面所表现出的多样性、多变性和特殊性是其固有的内在 因素在一定外在条件下的综合反映。化学成分,原子集合体的结构以及内部组织是决定金 属材料性能的内在基本因素。一个完整的晶粒或亚晶内部,是由同类的原子或不同比例的 异类原子按一定规律结合在一起的,并可用严格的几何图案来表达出来。在金属学中用“晶 体结构”来概括它,简称“结构”,是指原子集合体中各原子的具体组合状态。成分、结 构和组织三者既相互区别,又相互渗透,并分别在不同程度上相互制约着,它们的综合作 用决定了金属材料的性能 教学要求:本章使学生掌握三种常见金属的晶体结构、实际金属中三类晶体缺陷、合 金中的两类基本相;了解常见金属材料的力学性能(也称杋械性能)试验方法及其应用;掌 握金属材料常用力学性能指标的物理意义、以便在机器零件设计时能根据零件的技术要求 合理地选用金属材料。 1.1金属的晶体结构 金属在固态下通常都是晶体。金属所表现的种种性能,同金属原子的结构、原子间结 合以及金属的晶体结构密切相关。要了解金属材料内部的组织结构,首先必须了解晶体中 原子的相互作用和结合方式、有关晶体学的一些基础知识、典型金属理想晶体的结构以及 实际晶体中的各种晶体缺陷。 11.1晶体的概念 1.晶体( crystal)与非晶体( noncrystal 自然界中的物质,按其内部粒子(原子、离子、分子、原子集团)排列情况可分为两大 类:晶体与非晶体。所谓晶体就是指其内部粒子呈規则排列的物质,如水晶、食盐、金属 等。由于晶体内的粒子呈规则排列,所以晶体具有下列特点: (1)一般具有规则的外形,但晶体的外形不一定都是规则的,这与晶体形成条件有关, 如果条件不具备,其外形也就变得不规则。所以不能仅从外观来判断,而应从其内部粒子 排列情况来确定是不是晶体。 (2)有固定的熔点,例如,铁(Fe)的熔点为1538℃;铜(Cu)的熔点为10845℃C;铝(AI) 的熔点为660.37℃ (3)具有各向异性。所谓各向异性,就是在同一晶体的不同方向上,具有不同的性能。 非晶体内部粒子呈无规则的堆积,因此没有晶体的上述特点。玻璃是一种典型的非晶 体,故往往将非晶体的固态物质(简称非晶态物质称为玻璃体。第 1 章 金属的结构与性能 教学提示：金属材料在性能方面所表现出的多样性、多变性和特殊性是其固有的内在 因素在一定外在条件下的综合反映。化学成分，原子集合体的结构以及内部组织是决定金 属材料性能的内在基本因素。一个完整的晶粒或亚晶内部，是由同类的原子或不同比例的 异类原子按一定规律结合在一起的，并可用严格的几何图案来表达出来。在金属学中用“晶 体结构”来概括它，简称“结构”，是指原子集合体中各原子的具体组合状态。成分、结 构和组织三者既相互区别，又相互渗透，并分别在不同程度上相互制约着，它们的综合作 用决定了金属材料的性能。 教学要求：本章使学生掌握三种常见金属的晶体结构、实际金属中三类晶体缺陷、合 金中的两类基本相；了解常见金属材料的力学性能(也称机械性能)试验方法及其应用；掌 握金属材料常用力学性能指标的物理意义、以便在机器零件设计时能根据零件的技术要求 合理地选用金属材料。 1.1 金属的晶体结构 金属在固态下通常都是晶体。金属所表现的种种性能，同金属原子的结构、原子间结 合以及金属的晶体结构密切相关。要了解金属材料内部的组织结构，首先必须了解晶体中 原子的相互作用和结合方式、有关晶体学的一些基础知识、典型金属理想晶体的结构以及 实际晶体中的各种晶体缺陷。 1.1.1 晶体的概念 1. 晶体(crystal)与非晶体(noncrystal) 自然界中的物质，按其内部粒子(原子、离子、分子、原子集团)排列情况可分为两大 类：晶体与非晶体。所谓晶体就是指其内部粒子呈规则排列的物质，如水晶、食盐、金属 等。由于晶体内的粒子呈规则排列，所以晶体具有下列特点： (1) 一般具有规则的外形，但晶体的外形不一定都是规则的，这与晶体形成条件有关， 如果条件不具备，其外形也就变得不规则。所以不能仅从外观来判断，而应从其内部粒子 排列情况来确定是不是晶体。 (2) 有固定的熔点，例如，铁(Fe)的熔点为 1538℃；铜(Cu)的熔点为 1084.5℃；铝(Al) 的熔点为 660.37℃。 (3) 具有各向异性。所谓各向异性，就是在同一晶体的不同方向上，具有不同的性能。 非晶体内部粒子呈无规则的堆积，因此没有晶体的上述特点。玻璃是一种典型的非晶 体，故往往将非晶体的固态物质(简称非晶态物质)称为玻璃体