解析鋼的晶體結(jié)構(gòu)
2020-08-17 10:16 陜西鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)公司
鋼材屬于固體金屬,固體金屬是晶體或晶粒的聚集體。在金屬晶體中,各原子或離子之間以金屬鍵的方式結(jié)合,即晶格節(jié)點(diǎn)上排列的原子把外層的價(jià)電子提供出來,彌散于整個(gè)晶體的空隙中,形成所謂的自由電子“氣”,通過自由電子把晶格節(jié)點(diǎn)上的原子或離子結(jié)合在一起,這種結(jié)合力稱為金屬鍵。金屬鍵沒有方向性和飽和性,因此,金屬鍵的存在是金屬材料具有強(qiáng)度和延展性的根本原因。
在金屬晶體中,金屬原子按等徑球體最緊密堆積的規(guī)律排列,所形成的空間格子稱為晶格,晶格中反應(yīng)排列規(guī)律的基本幾何單元稱為晶胞。金屬晶體的晶格通常有三種類型：面心立方晶格、體心立方晶格和密集六方晶格。純鐵在910℃以下時(shí)為體心立方晶格,稱為a-Fe晶格,在910—1400℃時(shí),為面心立方晶格,稱為y-Fe晶格。
從鐵原子排列的形式可以看出,在晶格中的不同平面上的原子密度是不同的,因此,在晶格上的不同取向會(huì)有不同的力學(xué)性能,即純鐵晶體是各向異性體。但在實(shí)際純鐵中,在高溫液態(tài)時(shí),鐵原子處于無序狀態(tài),當(dāng)逐漸冷卻至凝固點(diǎn)后,部分呈有序排列的小單元起著晶核的作用,使其他鐵原子與之結(jié)合,逐漸生長(zhǎng)成晶粒,直至晶粒與晶粒接觸為止。顯然這時(shí)各晶粒的取向是不一致的。所以,雖然單個(gè)晶粒屬于各向異性體,而其組合總體則呈現(xiàn)各向同性的性質(zhì)。
從晶粒的形成規(guī)律可知,晶粒的大小和形狀取決于熔融純鐵中結(jié)晶晶核的多少。在冶金實(shí)踐中常利用這一現(xiàn)象,加入某種合金元素,使形成更多的結(jié)晶核心,達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。
晶格中有些平面的原子比較密集,如下圖中的陰影面,因而結(jié)合力較強(qiáng),而在這些面與面之間,由于原子的間距較大,結(jié)合力較弱。這種情況,使晶格在外力作用下,很容易沿原子密集面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。在a-Fe晶格中,這種容易導(dǎo)致滑動(dòng)的面比較多,這也是鋼材塑性變形能力較大的原因。
金屬晶粒的形態(tài)和大小,可以通過金屬試樣經(jīng)拋光和腐蝕后,用金相顯微鏡直接觀察。
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