第二节金属学及热处理基本知识综述.docx
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第二节金属学及热处理基本知识综述
第二节金属学及热处理基本知识
一、金属晶体结构的一般知识
众所周知,世界上的物质都是由化学元素组成的,这些化学元素按性质可分成两大类:
第一大类是金属,化学元素中有83种是金属元素。
固态金属具有不透明、有光泽、有延展性、有良好的导电性和导热性等特性,并且随着温度的升高,金属的导电性降低,电阻率增大,这是金属独具的一个特点。
常见的金属元素有铁、铝、铜、铬、镍、钨等。
第二大类是非金属,化学元素中有22种,非金属元素不具备金属元素的特征。
而且与金属相反,随着温度的升高,非金属的电阻率减小,导电性提高。
常见的非金属元素有碳、氧、氢、氮、硫、磷等。
我们所焊接的材料主要是金属,尤其是钢材,钢材的性能不仅取决于钢材的化学成分,而且取决于钢材的组织,为了了解钢材的组织及对性能的影响,我们必须先从晶体结构讲起。
(一)晶体的特点
对于晶体,大家并不生疏。
食盐、水结成的冰,都是晶体。
一般的固态金属及合金也都是晶体。
并非所有固态物质都是晶体。
如玻璃、松香之类就不是晶体,而属于非晶体。
晶体与非晶体的区别不在外形,而在内部的原子排列。
在晶体中,原子按一定规律排列得很整齐。
而在非晶体中,原子则是散乱分布着,至多有些局部的短程规则排列。
由于晶体与非晶体中原子排列不同,因此性能也不相同。
(二)典型的金属晶体结构
金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子,称为晶格。
金属的晶格常见的有体心立方晶格和面心立方晶格,如图1—4所示。
体心立方晶格的立方体的中心和八个顶点各有一个铁原子,而面心立方晶格的立方体的八个顶点和六个面的中心各有一个铁原子。
图1—4典型的金属晶体结构
(a)体心立方晶格 (b)面心立方晶格
铁属于立方晶格,随着温度的变化,铁可以由一种晶格转变为另一种晶格。
这种晶格的转变,称为同素异晶转变。
纯铁在常温下是体心立方晶格(称为α-Fe);当温度升高到910℃时,纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方晶格(称为γ-Fe);再升温到1390℃时,面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格(称为δ-Fe),然后一直保持到纯铁的熔化温度。
纯铁的这种特性非常重要,是钢材所以能通过各种热处理方法来改变其内部组织,从而改善性能的内在因素之一,也是焊接热影响区中各个区域与母材相比,具有不同组织和性能的原因之一。
二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识
(一)合金的组织
两种或两种以上的元素(其中至少一种是金属元素),组合成的金属,叫做合金。
根据两种元素相互作用的关系,以及形成晶体结构和显微组织的特点可将合金的组织分为三类:
(1)固溶体固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶格内,形成单相晶体结构。
根据原子在晶格上分布的形式,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。
某一元素晶格上的原子部分地被另一元素的原子所取代,称为置换固溶体;如果另一元素的原子挤入某元素晶格原子之间的空隙中,称为间隙固溶体,见图1—5所示。
图1—5固溶体示意图
(a)置换固溶体;(b)间隙固溶体
两种元素的原子大小差别愈大,形成固溶体后所引起的晶格扭曲程度越大。
扭曲的晶格增加了金属塑性变形的阻力,所以固溶体比纯金属硬度高、强度大。
(2)化合物两种元素的原子按一定比例相结合,具有新的晶体结构,在晶格中各元素原子的相互位置是固定的,叫化合物。
通常化合物具有较高的硬度,低的塑性,脆性也较大。
(3)机械混合物固溶体和化合物均为单相的合金,若合金是由两种不同的晶体结构彼此机械混合组成,称为机械混合物。
它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、硬度和耐磨性;塑性和压力加工性能则较差。
(二)钢中常见的显微组织
(1)铁素体(F):
铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于α-铁中的固溶体。
α-铁为体心立方晶格,碳原子以填隙状态存在,合金元素以置换状态存在。
铁素体溶解碳的能力很差,在723℃时为0.02%,室温时仅0.006%。
铁素体的强度和硬度低,但塑性和韧性很好,所以含铁素体多的钢(如低碳钢)就表现出软而韧的性能。
(2)渗碳体(Fe3C)渗碳体是铁与碳的化合物,分子式是Fe3C,其性能与铁素体相反,硬而脆,随着钢中含碳量的增加,钢中渗碳体的量也增多,钢的硬度、强度也增加,而塑性、韧性则下降。
(3)珠光体(P)珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物,含碳量为0.8%左右,只有温度低于723℃时才存在。
珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间。
(4)奥氏体(A)奥氏体是碳和其它合金元素在γ-铁中的固溶体。
在一般钢材中,只有高温时存在。
当含有一定量扩大γ区的合金元素时,则可能在室温下存在,如铬镍奥氏体不锈钢则在室温时的组织为奥氏体。
奥氏体为面心立方晶格,奥氏体的强度和硬度不高,塑性和韧性很好。
奥氏体的另一特点是没有磁性。
(5)马氏体(M)马氏体是碳在α-铁中的过饱和固溶体,一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。
马氏体的体积比相同重量的奥氏体的体积大,因此,由奥氏体转变为马氏体时体积要膨胀,局部体积膨胀后引起的内应力往往导致零件变形、开裂。
高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度,但很脆,延展性很低,几乎不能承受冲击载荷。
低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相结合的特点。
(6)魏氏组织魏氏组织是一种过热组织,是由彼此交叉约60°的铁素体针嵌入基体的显微组织。
碳钢过热,晶粒长大后,高温下晶粒粗大的奥氏体以一定速度冷却时,很容易形成魏氏组织。
粗大的魏氏组织使钢材的塑性和韧性下降,使钢变脆。
(二)铁—碳合金平衡状态图
钢和铸铁都是铁碳合金。
含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢,含碳量2.11%~6.67%的铁碳合金称为铸铁。
为了全面了解铁碳合金在不同含碳量和不同温度下所处的状态及所具有的组织结构,可用Fe-C合金平衡状态图来表示这种关系,见图1—6。
图上纵座标表示温度,横座标表示铁碳合金中碳的百分含量。
例如,在横座标左端,含碳量为零,即为纯铁;在右端,含碳量为6.67%,全部为渗碳体(Fe3C)。
图1—6Fe-C平衡状态图
图中ACD线为液相线,在ACD线以上的合金呈液态。
这条线说明纯铁在1535℃凝固,随碳含量的增加,合金凝固点降低。
C点合金的凝固点最低,为1147℃。
当含碳量大于4.3%以后,随含碳量的增加,凝固点增高。
AHJEF线为固相线。
在AHJEF线以下的合金呈固态。
在液相线和固相线之间的区域为两相(液相和固相)共存。
GS线表示含碳量低于0.8%的钢在缓慢冷却时由奥氏体开始析出铁素体的温度。
ECF水平线,1147℃,为共晶反应线。
液体合金缓慢冷却至该温度时,发生共晶反应,生成莱氏体组织。
PSK水平线,723℃,为共析反应线,表示铁碳合金在缓慢冷却时,奥氏体转变为珠光体的温度。
为了使用方便,PSK线又称为A1线,GS线称为A3线,ES线为Acm线。
正点是碳在奥氏体中最大溶解度点,也是区分钢与铸铁的分界点,其温度为1147℃,含碳量为2.11%。
S点为共析点,温度为723℃,含碳量为0.8%。
S点成分的钢是共析钢,其室温组织全部为珠光体。
S点左边的钢为亚共析钢,室温组织为铁素体+珠光体;S点右边的钢为过共析钢,其室温组织为渗碳体+珠光体。
C点为共晶点,温度为1147℃,含碳量为4.3%。
C点成分的合金为共晶铸铁,组织为莱氏体。
含碳量在2.11%~4.3%之间的合金为亚共晶铸铁,组织为莱氏体+珠光体+渗碳体;含碳量在4.3%~6.67%之间的合金为过共晶铸铁,组织为莱氏体+渗碳体。
莱氏体组织在常温下是珠光体+渗碳体的机械混合物,其性硬而脆。
现以含碳0.2%的低碳钢为例,说明从液态冷却到室温过程中的组织变化。
当液态钢冷却至AC线时,开始凝固,从钢液中生成奥氏体晶核,并不断长大;当温度下降到AE线时,钢液全部凝固为奥氏体;当温度下降到GS(A3)线时,从奥氏体中开始析出铁素体晶核,并随温度的下降,晶核不断长大;当温度下降到PSK(A1)线时,剩余未经转变的奥氏体转变为珠光体;从A1下降至室温,其组织为铁素体+珠光体,不再变化,见图1—7。
图1—7低碳钢由高温冷却下来的组织变化示意图
Fe—C合金平衡状态图对于热加工具有重要的指导意义,尤其对焊接,可根据状态图来分析焊缝及热影响区的组织变化,选择焊后热处理工艺等。
三、钢的热处理
将金属加热到一定温度,并保持一定时间,然后以一定的冷却速度冷却到室温,这个过程称为热处理。
常用的热处理工艺方法有以下几种:
(一)淬火
将钢(高碳钢和中碳钢等)加热到A1(对过共析钢)或A3(对亚共析钢)以上30~70℃,在此温度下保持一段时间,使钢的组织全部变成奥氏体,然后快速冷却(水冷或油冷),使奥氏体来不及分解和合金元素的扩散而形成马氏体组织,称为淬火。
淬火后可以提高钢的硬度及耐磨性。
在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。
(二)回火
淬火后进行回火,可以在保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。
回火温度在A1以下。
按回火温度的不同可分为低温回火(150~250℃)、中温回火(350~450℃)、高温回火(500~650℃)。
低温回火后得到回火马氏体组织,硬度稍有降低,韧性有所提高。
中温回火后得到回火屈氏体组织,提高了钢的弹性极限和屈服强度,同时也有较好的韧性。
高温回火后得到回火索氏体组织,可消除内应力,降低钢的强度和硬度,提高钢的塑性和韧性。
钢在淬火后再进行高温回火,这一复合热处理工艺称为调质。
调质能得到韧性和强度最好的配合,获得良好的综合力学性能。
(三)正火
将钢加热到A3或Acm以上50~70℃,保温后,在空气中冷却,称为正火。
许多碳素钢和低合金结构钢经正火后,各项力学性能均较好,可以细化晶粒,常用来作为最终热处理。
对于焊接结构,经正火后,能改善焊接接头性能,可消除粗晶组织及组织不均匀等。
(四)退火
将钢加热到A3以上或A1左右一定范围的温度,保温一段时间后,随炉缓慢而均匀地冷却,称为退火。
退火可降低硬度,使材料便于切削加工,能消除内应力等。
焊接结构焊接以后会产生焊接残余应力,容易导致产生延迟裂纹,因此重要的焊接结构焊后应该进行消除应力退火处理。
消除应力退火属于低温退火,加热温度在A1以下,一般采用600~650℃,保温一段时间,然后随炉缓慢冷却。
亦称焊后热处理。
金属材料及热处理讲义
主讲:
河北理工大学冶金系
冯运莉
绪 论
一、学习本课程的目的
通过学习获得有关金属材料及热处理的基本知识,了解常用金属材料的成分及热处理对其组织和性能的影响,具备正确选择金属材料及热处理工艺的能力,为后续专业课程的学习打下一定的基础。
二、本课程的内容
有金属学、热处理、金属材料三方面组成。
三、本课程的基本要求
了解金属及合金的组织结构、结晶过程及二元相图的基本理论,为进一步学习热处理和金属材料打下基础;了解金属材料的热处理基本原理和工艺以及热处理工艺在零件加工过程中的作用,掌握钢—热处理—组织—性能之间的关系,为合理选用热处理工艺打下必要的基础;掌握常用的铁碳合金、合金钢、有色金属及合金等金属材料的成分、组织、性能和用途的基本知识;了解金相样品的制备和进行宏观及微观分析的方法,借助说明书具有阅读金相图片的初步能力。
四、金属材料的性能
指使用性能和加工性能。
金属材料在使用条件下所表现的性能称为使用性能,它包括材料的物理、化学和机械性能。
金属材料在冷、热加工过程中所表现的性能称为加工工艺性能,它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能,热处理性能、切削加工性能等。
五、先修课程:
物理化学、材料力学、金属工艺学
六、参考书目及期刊
参考书目:
•郑明新编:
《工程材料》,清华大学出版社1991年
•陈贻瑞,王健编:
《基础材料与新材料》,天津大学出版社1993年。
•刘永铨编:
《钢的热处理》,冶金工业出版社1986年。
期刊:
金属热处理、国外金属热处理、材料科学与工程、材料导报、材料工程、材料开发与应用、材料科学与工艺。
第一章金属的结构与结晶
金属及合金在固态时通常都是晶体,它们的许多特性都与其结晶状态有关。
要了解金属材料内部的微观构造,就必须首先掌握其晶体构造情况,包括晶体中原子是如何相互作用和结合起来的,原子的聚集状态和分布规律,各种晶体的特点和彼此之间的差异等等。
所以在学习金属学这门课程时,也必须首先掌握好晶体结构方面的知识,作为进一步学习其它内容的重要基础。
本章重点讲金属的晶体结构、金属的晶体缺陷和金属的结晶与铸锭三方面的内容。
第一节 金属的晶体结构
一、晶体的概念
二、三种常见的金属晶格
三、三种典型晶格的致密度及晶面和晶向的分析
四、晶体的各向异性
一、晶体的概念
固态物质按其原子(或分子)的聚集状态可分为两大类:
晶体和非晶体。
我们在自然界中看到的许多物体如天然金刚石、结晶盐、水晶等都是晶体,而气体和液体都是非晶体。
区别晶体和非晶体应从其内部的原子排列情况来确定。
下面介绍晶体和非晶体的概念。
1. 晶体:
是指其原子在空间呈有规则的周期性重复排列的物体。
2. 非晶体:
是指其原子在空间呈无规则排列的物体。
下图为一种最简单的晶体结构—简单立方晶体
晶体之所以具有这种规则的原子排列,主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。
为便于分析各种晶体中的原子排列规律或形式,我们常以通过各原子中心的一些假想联线把它们在三维空间里的几何排列形式描绘出来。
3. 晶格:
各联线的交点称为结点,在结点上的小圆圈(或黑点)表示各原子中心的位置,我们把这种表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做晶格(或点阵)。
4.晶胞:
组成晶格的这种最基本的几何单元即组成晶体点阵的最小的平行六面体,叫做晶胞。
晶胞的各边尺寸a、b、c叫晶格常数,其大小常以A(埃)为计量单位(1A=1×10-8cm);晶胞各边之间的相互夹角常分别用α、β及γ表示。
如图所示的晶胞,晶格常数a=b=c,α=β=γ=90°,这种晶胞叫做简单立方晶胞。
具有简单立方晶胞的晶格叫做简单立方晶格。
简单立方晶格只能在非金属晶体中看到,在金属中则看不到。
二、三种常见的金属晶格
(一)体心立方晶格
(二)面心立方晶格
(三)密排六方晶格
(一)体心立方晶格
体心立方晶格的晶胞(见下图)是由八个原子构成的立方体,并在其立方体的中心还有一个原子。
因其晶格常数a=b=c,通常只用常数a表示。
由图可见,这种晶胞在其立方体对角线方向上的原子是彼此紧密相接触排列着的,则立方体对角线的长度为31/2a,由该对角线长度31/2a上所分布的原子数目(共2个),可计算出其原子半径的尺寸
r=31/2a/4。
在体心立方晶胞中,因每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有,实际上每个体心立方晶胞中仅包含有:
1/8×8+1=2个原子。
属于这种晶格的金属有铁(<912℃,α-Fe)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(w)、钒(V)等。
(二)面心立方晶格
•面心立方晶格的晶胞见下图也是由八个原子构成的立方体,但在立方体的每一面的中心还各有一个原子。
•在面心立方晶胞中,在每个面的对角线上各原子彼此相互接触,其原子半径的尺寸为r=21/2a/4。
•因每一面心位置上的原于是同时属于两个晶胞所共有,故每个面心立方晶胞中包含有:
1/8×8+1/2×6=4个原子。
•属于这种晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)等。
(三)密排六方晶格
•密排六方晶格的晶胞与简单六方晶胞不同,它不仅由12个原子所构成的简单六方体的上下两个六方面的中心还各有一个原子,而且在两个六方面之间还有三个原子。
•密排六方晶格的晶格常数比值c/a≈1.633。
•属于这种晶格的金属有铍(Be)、镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)等。
•在密排六方晶胞中,因上下两个面的对角线上各原子彼此相互接触排列着,对角线长度为2a(2个原子),则原子半径为a/2。
•六方体每个角上的原子属相邻六个晶胞所共有,上、下底面中心的原子同时为两个晶胞所共有,再加上晶胞内的三个原子,所以晶胞中的原子数为:
1/6×6×2+1/2×2+3=6个原子。
三、三种典型晶格的致密度及晶面和晶向的分析
(一)晶格的致密度
(二)晶面及晶向指数
(三)晶面及晶向的原子密度
(一)晶格的致密度
1.晶格的致密度:
指晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。
K=nV1/V,其中n为一个晶胞所包含的原子数,V1为一个原子原子的体积,V为晶胞的体积。
例如:
在体心立方晶格中,每个晶胞含有两个原子,原子半径r=31/2a/4,晶胞体积为a3,所以体心立方晶格的致密度为:
2×4/3πr3/a3=2×4/3π(31/2a/4)3/a3=0.68,即晶格中有68%的体积被原子所占据,其余为空隙。
同样可求出面心立方及密排六方晶格的致密度均为0.74,而简单立方晶格的致密度仅为0.52。
2. 配位数:
指晶格中任一原子周围所紧邻的最近且等距离的原子数。
配位数越大,原子排列也就越紧密。
在体心立方晶格中,以立方体中心的原子来看,与其最近邻等距离的原子数有8个,所以体心立方晶格的配位数为8。
(二)晶面及晶向指数
1.晶面:
晶体中各种方位上的原子面叫晶面
2. 晶向:
任意两个原子之间的连线所指的方向叫晶向。
为便于分析,给各种晶面和晶向定出一定的符号,以表示出它们在晶体中的方位或方向。
晶面和晶向的这种符号分别叫晶面指数和晶向指数。
3.确定晶面指数的方法
(1)设晶格中某一原子为原点,通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴,以晶格常数a、b、c分别作为相应的三个坐标轴上的量度单位,求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距;
(2)将所得三截距之值变为倒数;
(3)将三个倒数按比例
化为最小整数,即为晶面指数。
表示为(hkl)。
例:
求下图带影线的晶面指数
(1)取它与OX、OY、OZ三坐标轴的截距:
1、2、∞
(2)三截距的倒数为:
1、1/2、0
(3)化为最小整数后的晶面指数为:
(210)
立方晶格中的三种重要晶面如右下图所示
注意:
•所谓晶面指数,并不是指一晶格中的某一个晶面,而是泛指该晶格中所有那些与其相平行的位向相同的晶面。
另外,在一种晶格中,如果某些晶面,虽然它们的位向不同,但各晶面中的原子排列相同时,如(100)、(010)及(001)等,这时若无必要予以区别,则可把这些晶面统用{100}一种晶面指数来表示,换句话说,即(hkl)这类符号系指某一确定位向的晶面指数,而{hkl}则可指所有那些位向不同而原子排列相同的晶面指数。
4.晶向指数的确定方法
(1)以晶胞的三个棱边为坐标轴X、Y、Z,以棱边长度(即晶格常数)作为坐标轴的长度单位;
(2)通过坐标原点引一直线,使其平行于所求的晶向;
(3)求出该直线上任意一点的三个坐标值;
(4)将三个坐标值按比例化为最小整数,加一方括号,即为所求的晶向指数,其一般形式为[uvw]。
•如欲求右图中AB的晶向指数,可通过与其平行的OP直线上的任意一点的坐标化简而求出为[110]。
•右图所示的以[100]、[110]及[111〕晶向为在立方晶格中最具有意义的三种晶向。
•与晶面指数的表示方法相类似,如[100]、[010]、[001]等具有相同原子排列的晶向,若无必要区分时,可笼统用<100>这种符号来表示。
•在立方晶格中,凡指数相同的晶面与晶向是相互垂直的。
(三)晶面及晶向的原子密度
•晶面的原子密度:
指其单位面积中的原子数;
•晶向原子密度:
指其单位长度上的原子数;
•在各种晶格中,不同晶面和晶向上的原子密度都是不同的。
四、晶体的各向异性
•晶体的各向异性:
由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同,意味着原子之间的距离不同,则导致原子间结合力不同,从而使晶体在不同晶向上的物理、化学和机械性能不同,叫晶体的各向异性。
晶体的这种“各向异性”的特点是它区别于非晶体的重要标志之一。
•晶体的各向异性不论在物理、化学或机械性能方面,即不论在弹性模量、破断抗力、屈服强度,或电阻率、磁导率、线胀系数,以及在酸中的溶解速度等许多方面都会表现出来,并在工业上得到了应用,指导生产,获得性能优异的产品。
如制作变压器用的硅钢片,因它在不同晶向的磁化能力不同,我们可通过特殊的轧制工艺,使其易磁化的〈100〉晶向平行于轧制方向,从而得到优异的磁导率。
第二节 金属的实际结构和晶体缺陷
一、多晶体结构
二、晶格缺陷
一、多晶体结构
如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致时,我们称这块晶体为“单晶体”。
1. 单晶体:
由一个核心(称为晶核)生长而成的晶体叫单晶体。
但在工业金属材料中,除非专门制作,则都不是这样,而那怕是在一块很小的金属中也包含着许许多多的小晶体,每个小晶体的内部,晶格位向都是均匀一致,而各个小晶体之间,彼此的位向都不相同。
2. 多晶体:
金属材料通常是由许多位向不同的小晶体所组成,称为多晶体。
3. 晶粒:
把外形不规则的颗粒状小晶体叫做晶粒。
4. 晶界:
晶粒与晶粒之间的界面叫晶粒间界或简称晶界。
显然,晶界处的原子排列,为了适应两晶粒间不同晶格位向的过渡,总是不规则的。
晶粒的尺寸,在钢铁材料中,一般在10-1~10-3mm左右,故必须在显微镜下才能看见。
5. 显微组织:
在显微镜下所观察到的金属中的各种晶粒的大小、形态和分布叫做显微组织。
如左下图为纯铁显微组织。
纯铁显微组织
亚晶
在每个晶粒的内部,实际上也不是那么理想,即每个晶粒内部的晶格位向在不同区域上还有微小的差别,一般仅10~20′左右,最多达1~2°,这些在晶格位向上彼此有微小差别的晶内小区域叫做“亚晶”或“嵌镶块”。
如图。
二、晶格缺陷
随着科学技术的发展,人们不仅看到了晶粒中的亚晶,而且还进一步发现金属中存在大量的各种各样的晶格缺陷。
这些晶格缺陷按其几何形式的特点可分为如下三类:
(一)点缺陷
(二)线缺陷
(三)面缺陷
(一)点缺陷
最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子。
如图,当晶格中某些原子由于某种原因(如热振动的偶然偏差等)脱离其晶格结点而转移到晶格间隙时便会造成这些点缺陷。
由于这些点缺陷的存在,会使其周围的晶格发生畸变。
(二)线缺陷
1.线缺陷即晶格中的“位错线”,或简称“位错”。
其特征是缺陷在两个方向上的尺寸很小,而第三个方向上的却很大,甚者可以贯穿整个晶体。
2.位错:
是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成的结果,晶体滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
右图为因该晶体的右上部分相对于右下部分的局部滑移所造成的最简单的一种位错,由于右上部分的局部滑移,结果在晶格的上半部中挤出了一层多余的原子面,好象在晶格中额外插入了半层原子面一样,该多余半原子面的边缘便为位错线,这种位错线叫做“刃型位错”。
沿位错线的周围,晶格发生了畸变。
3. 刃型位错:
晶体因滑移而出现的多余半原子面,相当于插入晶体并终止于滑移面的刀刃,故称为刃位错。
通常将多余半原子面位于滑移面上部的刃位错定为正刃位错,用符号⊥表示;反之,为负刃位错。
金属晶体中的位错线往往大量存在,相互连结呈网状分布。
位错线的密度通常在104~1012cm/cm3范围内。
(三
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