【正文】 格架式空間結(jié)構(gòu)。由于晶體中原子的排列是有規(guī)律的，可以從晶格中拿出一個完全能夠表達(dá)晶格結(jié)構(gòu)的最小單元，這個最小單元就叫作晶胞。 晶格是原子有規(guī)律的用線條連起來，組成象魔方那樣的形狀 晶胞可以理解成“細(xì)胞” 晶格常數(shù) 金屬在組成 晶胞后，晶胞的大小和形狀是不一樣的， 大小 可用棱邊長度來表示， 形狀可用棱邊之間的夾角來表示，它們統(tǒng)稱為 晶格常數(shù)。 二 金屬的晶格類型 體心立方晶格 屬于這種晶體結(jié)構(gòu)的金屬有 α Fe Cr V Nb W Mo等。 密排六方晶格 屬于這種晶體結(jié)構(gòu)的金屬有 Be Mg Zn α Ti等。 點(diǎn)缺陷 點(diǎn)缺陷主要包括空位與間隙原子 1 空位 2 間隙原子 從圖中可以看到，在空位和間隙原子存在的地方，由于在缺陷處原子之間的張力相對正常時產(chǎn)生了變化，從而導(dǎo)致晶格常數(shù)和晶格形狀有所改變，這種現(xiàn)象叫作晶格畸變。如果在晶體中某處有一列和若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯排現(xiàn)象叫作位錯。 右面為刃形位錯 螺形位錯 面缺陷 面缺陷是指晶界和亞晶界。 實(shí)踐證明，即使是在一個晶粒內(nèi)部，其晶格位向也不像理想晶體那樣完全相同，而是分割成許多尺寸很小，位向差也很小的小晶塊，它們組成了一個大的晶粒，這種小晶塊稱為亞晶粒。亞晶界處的原子排列也是不規(guī)則的。 純金屬的結(jié)晶 晶粒大小對力學(xué)性能的影響 金屬內(nèi)部晶粒越細(xì)小，晶界就越多，晶格畸變也多。 常用細(xì)化晶粒的方法 1 增加過冷度 2 變質(zhì)處理 3 附加振動 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 有些金屬在固態(tài)下具有兩種以上的晶體形式，這種現(xiàn)象叫同素異構(gòu)現(xiàn)象。具有這種性質(zhì)的金屬有鐵、鈷、錫、錳等。 純鐵在 1538186。C時轉(zhuǎn)變成面心立方晶格 γ Fe,912186。 金屬的鑄態(tài)組織 ?金屬的鑄態(tài)組織有三個不同特征的晶粒區(qū) ? 表面細(xì)晶粒區(qū) ? 柱狀晶粒區(qū) ? 中心等軸晶粒區(qū) 合金 ? 組元 組成合金的最基本的獨(dú)立組織稱為組元，簡稱元。 ? 相 在合金中具有相同的晶體結(jié)構(gòu)、相同物理和化學(xué)性能并能以界面形式與其它部分分開的一種物質(zhì)叫作相。 合金的組織 （一）固溶體 間隙固溶體 置換固溶體 （二）金屬化合物 金屬化合物 組成合金的組元，按一定比例相互作用而形成的一種具有金屬特性的固體物質(zhì)。 金屬化和物的突出特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、硬度高、脆性大；塑性、韌性低。 （三）機(jī)械混合物 在合金中，由兩種或兩種以上的相按一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)叫作機(jī)械混合物?；旌衔镏械母飨嗳员３肿约涸械木Ц?。 鐵碳合金 鋼鐵材料是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用范圍最廣的合金。 鐵碳合金中的基本組織 1 鐵素體 碳溶解于 aFe鐵中形成的間隙固溶體，叫做鐵素體。 2 奧氏體 奧氏體是碳溶解于 γ Fe鐵中形成的間隙固溶體，用符號 A表示。用分子式 Fe3C表示。 4 珠光體 珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號 P表示。 5 萊氏體 是奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號 Ld表示。萊氏體的力學(xué)性能和滲碳體相似，硬度很高，很脆。金剛石和石墨早已被人們所知，拉瓦錫做了燃燒金剛石和石墨的實(shí)驗(yàn)后，確定這兩種物質(zhì)燃燒都產(chǎn)生了 CO2，因而得出結(jié)論，即金剛石和石墨中含有相同的“基礎(chǔ)”，稱為碳。 C60是 1985年由美國休斯頓賴斯大學(xué)的化學(xué)家哈里可勞特等人發(fā)現(xiàn)的，它是由 60個碳原子組成的一種球狀的穩(wěn)定的碳分子，是金剛石和石墨之后的碳的第三種同素異形體。以化合物形式存在的碳有煤、石油、天然氣、動植物體、石灰石、白云石、二氧化碳等。眾所周知，生命的基本單元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架變化而來的。這三四十億年的生命交響樂，它的主旋律是碳的化學(xué)演變。碳，是生命世界的棟梁之材 金剛石晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的礦石。測定物質(zhì)硬度的刻畫法規(guī)定，以金剛石的硬度為 10來度量其它物質(zhì)的硬度。在所有單質(zhì)中，它的熔點(diǎn)最高，達(dá) 3823K。這是金剛石的面心立方晶胞的結(jié)構(gòu)。 室溫下，金剛石對所有的化學(xué)試劑都顯惰性，但在空氣中加熱到 1100K左右時能燃燒成 CO2。 石墨 石墨烏黑柔軟，是世界上最軟的礦石。 在石墨晶體中，碳原子以 sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構(gòu)成六角平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又連成片層結(jié)構(gòu)。這些離域電子可以在整個兒碳原子平面層中活動，所以石墨具有層向的良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性質(zhì)。石墨質(zhì)軟具有潤滑性。 由于石墨能導(dǎo)電，有具有化學(xué)惰性，耐高溫，易于成型和機(jī)械加工，所以石墨被大量用來制作電極、高溫?zé)犭娕?、坩堝、電刷、潤滑劑和鉛筆芯。 1995年 9月初，在美國得克薩斯州Rice大學(xué)的 Smalley實(shí)驗(yàn)室里， Kroto等為了模擬 N型紅巨星附近大氣中的碳原子簇的形成過程，進(jìn)行了石墨的激光氣化實(shí)驗(yàn)。 C60分子是以什么樣的結(jié)構(gòu)而能穩(wěn)定呢？層狀的石墨和四面體結(jié)構(gòu)的金剛石是碳的兩種穩(wěn)定存在形式，當(dāng) 60個碳原子以它們中的任何一種形式排列時，都會存在許多懸鍵，就會非?；顫?，就不會顯示出如此穩(wěn)定的質(zhì)譜信號。由于受到建筑學(xué)家 Buckminster Fuller用五邊形和六邊形構(gòu)成的拱形圓頂建筑的啟發(fā)，Kroto等認(rèn)為 C60是由 60個碳原子組成的球形 32面體，即由 12個五邊形和 20個六邊形組成，只有這樣 C60分子才不存在懸鍵。 據(jù)報道，對 C60分子進(jìn)行摻雜，使 C60分子在其籠內(nèi)或籠外俘獲其它原子或集團(tuán)，形成類 C60的衍生物。再如，把 K、 Cs、 Tl等金屬原子摻進(jìn) C60分子的籠內(nèi)，就能使其具有超導(dǎo)性能。再有C60H60這些相對分子質(zhì)量很大地碳?xì)浠衔餆嶂禈O高，可做火箭的燃料。 加熱的目的是獲得奧氏體組織，保溫的目的是為了使組織轉(zhuǎn)變完全，使奧氏體成分均勻。同一種鋼在相同的加熱條件下獲得了奧氏體組織，但以不同的冷卻條件冷卻后鋼的力學(xué)性能有著明顯的不同。 退火的目的 （ 1) 降低鋼的硬度，提高鋼的塑性，以便于進(jìn)行切削加工和冷變形。（ 3） 消除鋼中的殘余應(yīng)力，防止變形和開裂。又稱為重結(jié)晶退火，簡稱退火。用于工具鋼、軸承鋼鍛軋后的處理。溫度在600186。 4 均勻化退火 均勻化退火的工藝特點(diǎn)是溫度高，時間長。其實(shí)質(zhì)是使合金元素的原子充分?jǐn)U散，所以也叫擴(kuò)散退火。正火比退火冷卻速度快，組織細(xì)密，強(qiáng)度硬度較退火鋼高。 正火的目的 與退火基本相同，另外還有以下用途： （ 1） 細(xì)化組織，消除熱加工缺陷。 (3) 用于中碳鋼，代替調(diào)質(zhì)處理。 （ 5） 對于性能要求不高的工件，可作為最終熱處理。 2 從使用性能上考慮，如果零件性能要求不高，用正火作為最終熱處理；當(dāng)零件形狀復(fù)雜時，正火有引起變形和開裂的危險，宜采用退火。 第二節(jié) 鋼的淬火 淬火是指把鋼加熱到規(guī)范中某一溫度，保持一定時間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻至室溫的工藝方法。 2 淬火介質(zhì) 常用的淬火介質(zhì)有水、鹽類水溶液、油、空氣等。 3 冷卻速度 淬火后要想得到馬氏體組織，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度， 但速度太快，會引起工件的體積收縮太快，引起變形和開裂。 4 淬火方法 有單液淬火、雙介質(zhì)退火馬氏體分級淬火、貝氏體分級淬火等。 5 鋼的淬透性和淬硬性 鋼的淬透性是指鋼在規(guī)定條件下淬火，所能獲得淬透層深度的能力。鋼的淬硬性主要取決于含碳量，含碳量越高，淬硬性也越高。 6 冷處理 工件淬火冷卻到室溫后，繼續(xù)在0186。 7 淬火缺陷 氧化和脫碳、過熱及過燒、變形和開裂、硬度不足和軟點(diǎn)。 淬火鋼回火的目的：調(diào)整鋼的硬度和強(qiáng)度，提高鋼的韌性，獲得所需性能；消除淬火時的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂；溫定組織和尺寸。C,得到的組織是回火馬氏體，具有高的硬度和耐磨性，主要用于刀具、量具等。C500186。 高溫回火 500186。調(diào)質(zhì)廣泛用于受力構(gòu)件，如螺栓、連桿，軸類零件等。 1 火焰加熱表面淬火 2 感應(yīng)加熱表面淬火 二 鋼的化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是將工件置于一定溫度的化學(xué)介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變表層的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能的熱處理工藝。