导图社区 第二章 机械工程材料的分类和性能
第二章 机械工程材料的分类和性能思维导图，汇总了金属的晶体结构、金属的塑性变形与再结晶、金属的结晶等详细知识点。
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金属的晶体结构与塑性变形
金属的晶体结构
晶体学基础
晶格
描述原子排列方式的空间格架
晶胞
晶格中能代表晶格特征的最小几何单元
晶格常数
晶胞的棱边长度a、b、c
致密度
晶胞中原子本身所占有的体积与晶胞体积之比
配位数
晶体结构中与任一原子处于等距离并且相距最近的原子数目
晶面
晶体中由一系列原子所组成的平面
1）以晶胞的三个棱边为坐标轴，以棱边长度（即晶格常数）作为坐标轴的长度单位；
2）把所求晶向平移，使其通过原点；
3）以相应晶格常数为单位，求出直线上任取一点的坐标值；
4）将三个坐标值约成互质整数，并用方括号【】括起。
晶面指数标定方法
1）以晶胞的三个棱边作为坐标轴，以棱边长度（即晶格常数）作为坐标轴的长度单位建立坐标系。坐标原点应位于待标定晶面之外，以免出现零截距；
2）以相应晶格常数为单位，求出待定晶面在各坐标轴上的截距；
3）取各截距的倒数；
4）将三个倒数值约成互质整数，并用圆括号（）括起。
晶相
任意两个原子之间的连线所指的方向
三种典型的金属晶体结构
体心立方晶格
面心立方晶格
密排立方晶格
晶面密度
晶相密度
金属的实际晶体结构
点缺陷——空位和间隙原子
当晶体中某些原子获得足够高的能量，就可以客服周围原子的束缚，而离开原来的平衡位置，形成的空结点位称为空位
空位
间隙原子
材料中存在着一些其他的元素或杂质，他们可以占据间隙位置，而形成间隙原子；也可能占据原来原子的位置
线缺陷——位错
指晶体空间三维方向上两个方向的尺寸都很小，另一个方向的尺寸相对很大的晶体缺陷
面缺陷——晶界、亚晶界
指晶体中存在的一个方向上的尺寸很小、另两个方向上的尺寸很大的缺陷，金属晶体中的面缺陷主要包括晶界和亚晶界
晶体的各向异性
在实际金属内部，缺陷的存在会对金属晶体结构的性能产生较大的影响，并且由于晶体中不同晶面和晶向上的原子排列紧密程度不同，因而晶体在不用方向上表现出不同的物理、化学和力学性能，此特性称为晶体的各向异性
金属的结晶
金属的结晶过程
冷却曲线与过冷度
结晶过程
晶核的形成
自发形核
非自发形核
晶体的成长
在晶核形成之后，液相中的原子或原子集团通过扩散，不断地依附于晶核表面上面液相中移动，并且晶核半径增大，这个过程称为晶体长大
晶粒大小的控制
晶粒大小对力学性能的影响
同素异构转变
在固态下随温度变化，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变
金属的塑性变形与再结晶
金属塑性变形的实质
当外力增大到使金属的内应力超过该种金属的曲阜点之后，即使外力停止作用，金属的变形也不会消失，这种变形称为塑性变形
塑性变形对金属组织结构的影响
晶粒变形
亚结构的细化
变形织构
塑性变形对金属性能的影响
加工硬化
塑性变形过程中，随着变形程度的增加，金属的强度和硬度增加，而塑性和韧性降低，这一现象称为加工硬化或形变强化
在工业生产中的意义
1）是提高金属强度、硬度和耐磨度的重要手段之一
2）是某些工件或半成品能够成形的重要因素
3)可以提高工件或构件在使用过程中的安全性
物理性能与化学性能变化
产生残余内应力
宏观内应力
微观内应力
晶格畸变
回复和再结晶
回复
指在加热温度较低时，由于金属中点缺陷及位错的近距离迁移而引起的晶内某些变化
再结晶
当塑性变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒
晶粒长大
指随着加热温度的升高或保温时间的延长，晶粒之间就会互相吞并而长大这一现象
金属的热加工
消除铸态组织缺陷，提高力学性能
形成热加工纤维组织（流浅）
自然界中一切固态物质，按照其内部原子（或分子）排列状况，分为晶体和非晶体两大类。所谓晶体就是原子呈规则排列的物体，具有固定熔点和各向异性等特性。
