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晶体结构

不锈钢精密铸造晶体结构
    金属是多晶体,晶体是由晶胞在j维立体空间排列而成的。晶胞类似于生物中的细胞,它是组成晶体的基本单元,晶胞的结构是多种多样的,金属与非金属晶体一共存在着14种不同晶胞结构,但在黑色不锈钢精密铸造金属中出现最多的是面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构。由于晶胞的结构不同,其性能会有很大差异。
    (1)面心立方结构(以A·或fcc表示)  面心立方晶胞结构如图1_11所示。晶胞中的原子位于六面体的八个顶点和六个表面的面心部位。每个晶胞中的原子数为:顶点上的原子为上、下、左、右、前、后8个品胞所共有;面心处的原子为该晶胞同与其相邻的2个晶胞所共有。晶胞中原于堆积的紧密程度可以用致密度来表示。
    晶胞内原子的体积
    晶胞体积面心立方的致密度K为O.74,即品胞中原子所占有的体积为该晶胞体积的74%,其余26%为李隙体积。由于空隙的存在,晶胞内就可以容纳一些原子半径较小的杂质原子,如铁在高温固态时的晶体结构为面心立方,也可称之为7一Fe、其中可以容纳C、H、N、0这些原子半径较小的杂质原子。除Fe外,具有面心立方结构的金属还有A1、cu、Mn、Ni等。如果我们另外拿一个平面板,穿过一个晶胞任意切割,会出现有一个切割面上的原子数最多,这个面称为密排面,由于密排面J:原子数量多,它们之间的结合力强,因而影响材料的一些性能。
    (2)体心立方结构(以Az或bcc表示)  体心立方结构如图l一12所示。晶胞中的原子位于六面体的每个顶点和体心位置。每个晶胞中的原子数为:体心立方的致密度K为0.68,显然其致密度小于面心讧方,也就是说它的空隙体积要比面心立方大。但是体心立方中的空隙分布比较均匀,面心立方中的空隙分布比较集中,面心立方中存在有体积相对较大的空隙,从而1日J以容纳那些原子半径较小的异类原子,如c、II、O等原子,而体心立方则没有这个条件,这说明为什么体心立方的铁索体几乎不含碳,而面心立方的奥氏体可溶解较高碳量(高温时可达2.u%)。具有体心立方结构的金属有cr、V、M0、W等。
    (3)密排六方结构(以As或hcp表示)  密排六方结构的品胞如图l 13所示。晶胞中的原子有3个完全位于晶胞内,和其他品胞无关;晶胞的上、下共有12个顶角各有1个原子,每个原子为6个晶胞所共有;晶胞的2个底而中心各有1个原子,每个原子为f:、下2个晶胞所共有。这样每个密排六方结构的晶胞共有原子它的致密度和面心立方一样亦为O.74,它的最大空隙半径也与面心立方相同。属于密排六方结构的金属有Mg、Zn、Co、Ti等。
    (4)同素异晶性  一些金属在外界条件改变时(如温度、力),其晶体结构也发生变化,这种变化称为同素异晶转变,如铁在温度小于910℃时为体心立方,称为a—Fe;温度9lO~1400℃之间为面心立方,称为rFe;温度1400~1538℃(熔点)之问为体心立方,称为8一Fe;在常温高压(15000MF’a)下a—Fe会转变成密排六方结构e—Fe。这种同素异晶的转变对铁中固溶的碳量以及组织转变会有很大影响。

 

不锈钢精密铸造


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