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金属材料的力学性能与测试方法导语：金属材料作为一种重要的结构材料，其力学性能对于工程设计和材料选择具有重要的影响。
本文将介绍金属材料的力学性能参数及其测试方法，以及测试过程中需要注意的问题。
一、金属材料的力学性能参数金属材料的力学性能参数主要包括强度、延展性、硬度、韧性、疲劳性和冷加工性等。
1. 强度强度是金属材料的抗拉、抗压、抗弯或剪切等力学性能的表征。
常见的强度参数有屈服强度、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度等。
屈服强度指的是金属材料开始产生塑性变形时所经受的最大应力；抗拉强度指的是金属材料在拉伸断裂之前能承受的最大应力。
2. 延展性延展性是材料在拉伸过程中的塑性变形能力。
常见的延展性参数有延伸率和断面收缩率等。
延伸率是指金属样品在拉伸过程中断裂前的伸长程度；断面收缩率是指拉伸断裂后试样的横截面积缩小的比例。
3. 硬度硬度是金属材料抵抗表面压痕或穿刺的能力。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4. 韧性韧性是金属材料在受到冲击或扭曲力作用下的能量吸收能力。
常见的韧性测试方法包括冲击试验和扭转试验。
5. 疲劳性疲劳性是金属材料在交变应力作用下的抗疲劳性能。
常见的疲劳测试方法有拉伸疲劳试验和弯曲疲劳试验等。
6. 冷加工性冷加工性是指金属材料在冷变形（如冷轧、冷拔等）过程中的变形能力。
冷加工性好的金属材料可以在变形过程中获得较高的强度和硬度。
二、金属材料的力学性能测试方法1. 拉伸试验拉伸试验是测量金属材料强度和延展性的常用方法。
该试验通过施加拉应力使金属样品产生塑性变形，测量应力和应变相关的参数以评估材料的机械性能。
2. 压缩试验压缩试验是测量金属材料抗压强度和压缩性能的方法。
该试验通过施加压应力使金属样本发生塑性变形，测量相应的应力和应变以评估材料的机械性能。
3. 弯曲试验弯曲试验是测量金属材料抗弯强度和韧性的常用方法。
该试验通过在金属样品上施加弯曲力，通过测量不同位置上的应变和应力来评估材料的机械性能。
金属材料力学性能金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其力学性能对于材料的应用具有至关重要的作用。
力学性能包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等指标，这些指标直接影响着材料在工程中的使用效果。
本文将重点介绍金属材料的力学性能及其影响因素。
首先，我们来谈谈金属材料的强度。
材料的强度是指其抵抗外部力量破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等指标来表示。
金属材料的强度受到晶格结构、晶粒大小、合金元素等因素的影响。
晶格结构的完整性和晶粒尺寸的大小都会影响金属材料的强度，而添加合金元素则可以改善金属材料的强度和硬度。
其次，韧性是金属材料力学性能中的另一个重要指标。
韧性是材料抵抗断裂的能力，也是材料在受到外力作用时能够发生塑性变形的能力。
金属材料的韧性受到晶粒大小、晶格结构、冷加工程度等因素的影响。
通常情况下，晶粒细小的金属材料具有较好的韧性，而经过适当的热处理和冷加工的材料也可以提高其韧性。
此外，硬度是金属材料力学性能中的另一个重要指标。
硬度是材料抵抗划伤和穿刺的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标来表示。
金属材料的硬度受到晶粒大小、晶格结构、合金元素等因素的影响。
晶粒细小的金属材料通常具有较高的硬度，而添加合金元素也可以提高金属材料的硬度。
最后，塑性是金属材料力学性能中的重要指标之一。
塑性是材料在受到外力作用时能够发生可逆形变的能力，通常用延伸率、收缩率等指标来表示。
金属材料的塑性受到晶格结构、晶粒大小、合金元素等因素的影响。
晶格结构完整、晶粒细小的金属材料通常具有较好的塑性，而添加合金元素也可以提高金属材料的塑性。
综上所述，金属材料的力学性能受到多种因素的影响，包括晶格结构、晶粒大小、合金元素等。
了解这些影响因素对于合理选择和应用金属材料具有重要意义，也有助于优化材料的力学性能。
希望本文的介绍能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
金属材料的力学性能使用性能⎪⎩⎪⎨⎧性）高温。
氧化性（热稳定化学性能：耐蚀性、抗密度、熔点等性、导热性、热膨胀、物理性能：电学性、磁、塑性、韧性、钢度等力学性能：强度、硬度工艺性能⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧切削加工焊接性压力加工（冲压性）铸造性可锻性金属材料的力学性能：金属材料在一定的温度条件和受外力作用下，抵抗变形、断裂的能力称材料的力学性能又称为机械性能。
主要有四大指标：1、 强度指标：抗拉强度b σ 屈服强度s σ：（疲劳强度、屈强比）2、塑性指标⎩⎨⎧断面收缩率伸长率（延伸率）δ 3、硬度指标⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧D HL HV HRC HB ）里氏硬度（）维氏硬度（）洛氏硬度（）布氏强度（ 4、韧性指标⎩⎨⎧IC k k K A a 断裂韧度冲击韧性1、强度指标将规定尺寸的试棒在拉伸实验机上进行静拉伸实验，以测定该试件对外力载荷的抗力，可求强度指标和塑性指标。
（1）拉伸曲线图（2）应力应变图应力0A 外力=σ （单位面积所受力） 应变0L L ∆=ε （单位长度的变形量）对原材料、焊接工艺及焊接试板均有严格的标准进行规定。
对圆形拉伸试样分标准试样和比例试样，每种又分为长试样和短试样⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===（短）（长）任意选用比例试样：短试样）长试样）标距标准试样：直径006000000065.53.11(5(1020A L A L d d L d L L d （3）拉伸试验分为四个阶段中碳钢 低碳钢（拉伸图） 变形量ΔL （应变ε）σ标距L 0①弹性变形阶段：变形量L ∆与外力（或应变和应力）成正比（即虎克定律）。
该阶段最高值：e '：P σ：称比例极限（即保持直线关系的最大负荷）。
e σ：弹性极限：我们把材料产生最大弹性变形时的应力称由于检测精度，国标规定以残余变形量为0.01%时的应力为弹性极限。
A F e e =σ 应力：单位面积上材料抵抗变形的力称为应力。
金属的力学性能有哪些金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等。
金属材料力学性能包括其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。
1、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。
材料单位面积受载荷称应力。
2、屈服点（6s）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。
时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
3、抗拉强度（6b）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。
单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa 4、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等；而把δ≤5%的材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。
5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW）和洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）。
7、冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2）。
什么是金属材料金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。
一般分为黑色金属和有色金属两种。
黑色金属包括铁、铬、锰等。
其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。
由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。
但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
金属材料的力学性能指标金属材料是工程中常用的材料之一，其力学性能指标对于材料的选择和设计具有重要意义。
力学性能指标是评价金属材料力学性能的重要依据，主要包括强度、韧性、塑性、硬度等指标。
下面将对金属材料的力学性能指标进行详细介绍。
首先，强度是评价金属材料抵抗外部力量破坏能力的指标。
强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
其中，屈服强度是材料在受到外部力作用下开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力，抗压强度是材料在受到压缩力作用下抵抗破坏的能力。
强度指标直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。
冲击韧性是材料在受到冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，断裂韧性是材料在受到静态载荷作用下抵抗破坏的能力。
韧性指标反映了材料在受到外部冲击或载荷作用下的抗破坏能力，对于金属材料的使用安全性具有重要意义。
再次，塑性是材料在受力作用下产生塑性变形的能力。
塑性指标包括伸长率、收缩率等。
伸长率是材料在拉伸破坏前的延展性能指标，收缩率是材料在受力破坏后的收缩性能指标。
塑性指标直接影响着金属材料的加工性能和成形性能，对于金属材料的加工工艺和成形工艺具有重要影响。
最后，硬度是材料抵抗划伤、压痕等表面破坏的能力。
硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。
硬度指标反映了材料表面的硬度和耐磨性能，对于金属材料的耐磨性和使用寿命具有重要意义。
综上所述，金属材料的力学性能指标是评价材料性能的重要依据，强度、韧性、塑性、硬度等指标直接影响着材料的使用性能和工程应用。
在工程设计和材料选择中，需要根据具体的工程要求和使用环境，综合考虑各项力学性能指标，选择合适的金属材料，以确保工程的安全可靠性和经济性。
第1章工程材料1.1 金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。
工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。
金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。
1.1.1 强度金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。
１．拉伸试样图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线２．拉伸曲线拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力F时，拉伸曲线Ｏｐ为一直线，即试样的伸长量与载荷学特性。
当载荷不超过p成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。
载荷在Ｆｐ－Ｆｅ间，试样的伸长量与载荷已不再成正比关系，但若卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性变形阶段。
当载荷超过Ｆｅ后，试样将进一步伸长，但此时若卸除载荷，弹性变形消失，而有一部分变形当载荷增加到Ｆｓ时，试样开始明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为屈服。
当载荷继续增加到某一最大值Ｆｂ时，试样的局部截面缩小，产生了颈缩现象。
由于试样局部截面的逐渐减少，故载荷也逐渐降低，试样就被拉断。
３．强度强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（１） 弹性极限金属材料在载荷作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，用符号σｅ 表示：（２） 屈服强度金属材料开始明显塑性变形时的最低应力称为屈服强度在拉伸试验中不出现明显的屈服现象，无法确定其屈服点。
所以国标中规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的０．２％时，材料承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号σ０．２ 表示。
１.1.2 塑性金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
金属材料力学性能
金属材料是一种具有良好力学性能的材料，其力学性能主要包括力学强度、变形能力、抗疲劳性和韧性等。
首先，金属材料具有较高的力学强度。
力学强度是指金属材料在外力作用下能够承受的最大应力。
金属材料的力学强度高，意味着它具有较高的抗拉、抗压和抗弯能力。
这使得金属材料广泛应用于工程结构中，如建筑、桥梁和航空器等。
其次，金属材料具有良好的变形能力。
变形能力是指金属材料在外力作用下发生塑性变形的能力。
金属材料可通过冷加工、热加工和轧制等工艺方法来实现变形，使其形状得到改变。
这种良好的变形能力使金属材料具有可塑性，适用于制造各种形状的工件。
金属材料还具有较好的抗疲劳性能。
抗疲劳性是指金属材料在频繁循环加载下的抗损伤能力。
由于外界应力的作用，金属材料会发生变形和损伤，如果应力循环次数过多，将导致断裂。
但金属材料通常具有较高的抗疲劳极限，可以承受较大的应力循环次数，从而延长其使用寿命。
最后，金属材料具有良好的韧性。
韧性是指材料在受力下发生断裂前能够发生较大的塑性变形。
金属材料的韧性意味着它在受到外界冲击或载荷时能够吸收能量，防止突然断裂。
这种优良的韧性使得金属材料广泛应用于制造安全保护装备，如安全带和防护网等。
总的来说，金属材料具有较高的力学强度、较好的变形能力、良好的抗疲劳性和韧性。
这些力学性能使得金属材料成为广泛使用的工程材料，并在国民经济各个领域发挥着重要作用。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指它抵抗外力的能力。
通常用屈服强度、抗拉强度或抗压强度来表示材料的强度。
2. 延展性：金属材料的延展性是指其在受力下能够发生塑性变形的
能力。
常用的评价指标有伸长率、断面收缩率和断裂延伸率。
3. 硬度：金属材料的硬度是指其抵抗局部划痕或压痕的能力。
常用
的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4. 韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂的能力。
韧性与强度和延
展性密切相关，一般用冲击韧性和断裂韧性来评价材料的韧性。
5. 塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下发生可逆形变的能力。
塑性是金属材料特有的力学性能，它使得金属材料可以制成各种形状。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交变或周期性载荷下抵抗疲劳损伤的能力。
疲劳性能的评价指标包括疲劳寿命和疲劳极限等。
不同的金属材料具有不同的力学性能，这些性能会受到材料的化学成分、晶体结构、热处理和加工工艺等因素的影响。
因此，在选择和使用金属材料时，需要根据具体的工程要求和环境条件来考虑其力学性能。
金属材料力学性能第一章金属材料力学性能金属材料的使用性能包括物理性能、化学性能、工艺性能和力学性能，对于工程材料来说，其中最重要的是力学性能。
金属材料的力学性能是指金属在外加载荷(外力或能量)作用下或载荷与环境因素(温度、介质和加载速率)联合作用下所表现的行为。
由于载荷施加的方式多种多样，而环境、介质的变化又十分复杂，所以金属在这些条件下所表现的行为就会大不相同，致使金属材料力学性能所研究的内容非常广泛，它已发展成为介于金属学和材料力学之间的一门边缘学科。
金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性和韧性等性能。
因为金属构件的承载条件一般用各种力学参量(如应力、应变和冲击能量等)来表示，因此，人们便将表征金属材料力学行为的力学参量的临界值或规定值称为金属材料力学性能指标，如强度指标、塑性指标、韧性指标等等。
本章将在介绍金属材料力学性能基本知识的基础上着重介绍这些性能指标的物理概念及实用意义。
第一节拉伸曲线和应力应变曲线拉伸试验是工业上最广泛使用的力学性能试验方法之一。
试验时在拉伸机上对圆柱试样或板状试样两端缓慢地施加载荷，使试样受轴向拉力沿轴向伸长，一般进行到拉断为止。
一般试验机都带有自动汜录装置，可把作用在试样上的力和所引起的试样伸长自动记录下来，绘出载荷—伸长曲线，称拉伸曲线或拉伸图。
图1—1为退火低碳钢拉伸曲线示意图。
曲线的纵坐标为载荷(P)，横坐标是绝对伸长(?L)，由图可见，载荷比较小时，试样伸长随载荷增加成正比例增加，保持直线关系。
载荷超过户。
后，拉伸曲线开始偏离直线。
载荷在Pe以下阶段，试样在加载时发生变形，卸载后变形能完全恢复，该阶段为弹性变形阶段。
当载荷超过户。
后，试样在继续产生弹性变形的同时，将产生塑性变形，进入弹塑性变形阶段。
此时，若在载荷P第3页作用下试样的变形为dc，则弹性变形和塑性变形分别为ab和bc(如图1—2所示)。
若卸载，弹性变形ab将恢复，塑性变形6c被保留，使试样的伸长只能部分地恢复，而保留一部分残余变形OD。
当载荷达到尸。
时，在拉伸曲线上出现锯齿或平台。
即载荷虽然保持不变或发生波动，而试样继续伸长(变形量继续增加)，这种现象称为屈服。
由于在弹塑性变形阶段有塑性变形的产生，因此试样要继续变形，就必须不断增加载荷。
随着塑性变形增大，载荷升高。
当到最大载荷户b时，试样的某一部位横截面开始缩小，出现了颈缩。
随着伸长量的增加，试样的变形主要集中在颈缩处而使试样的颈缩越来越明显。
由于颈缩处试样截面急剧缩小，继续变形所需的载荷下降。
载荷达尸k时，试样产生断裂。
由此可知，金属材料在外加载荷作用下的变形过程一般可分为三个阶段，即弹性变形、弹塑性变形和断裂。
用试样原始横截面积(F0)去除载荷得到应力(ζ)，即，ζ=P,F0。
以试样的原始标距长度(L。
)去除绝对伸长，得到相对伸长(应变c)，即ε=?L,L。
，单位为百分数(,)。
故可由金属材料的拉伸曲线得到材料的应力应变曲线，并且由于原始横截面积和原始标距长度均系常数，因而两曲线形状相同。
金属材料的拉伸曲线除了低碳钢这种类型以外，还有其他不同类型的拉伸曲线(图1—3)。
图1—3(a)为塑性材料的拉伸曲线，它由弹性变形过渡到弹塑性变形是逐渐发生的，没有屈服现象，而存在有颈缩现象。
图1—3(L)为脆性材料的拉伸曲线，它不仅没有屈服现象，而且也没有颈缩现象，最大载荷就是断裂载荷。
第二节金属的弹性与塑性一、金属的弹性前面已经提到，金属材料在外加载荷作用下最先产生弹性变形。
弹性变形的特点是:变形是可逆的;不论是加载或卸载期内，应力与应变之间都保持单值线性关系;变形量比较小，一般不超过0，5,,1,。
(一)弹性模量在弹性变形阶段，金属材料的应力与应变成正比关系，如拉伸时ζ=Eε，E表示应第二章金属晶体结构与塑性变形不同的金属材料具有不同的性能，除了和它们的化学成分有关之外，还与它们内部的组织结构有关，因此认识金属中各种晶体结构的特点和彼此之间的差异，对于正确使用金属材料，提高其性能和开发新的金属材料都是十分重要的。
第一节金属晶体结构一、晶体学基础知识(一)晶体与非晶体固态物质按其内部原子的排列方式可以分为两大类:晶体和非晶体。
在晶体中原子、离子等质点是按照一定的规则在空间作周期性地重复排列，而非晶体中原子等质点在空间是无规则地堆积在一起的，这是两者的本质区别所在。
金属与合金是晶体，玻璃、木材、棉花等都是非晶体。
晶体和非晶体在原子排列方式上的不同，决定了两者在物理性质方面存在许多不同。
首先晶体有固定的熔点(或凝固点)，而非晶体则没有。
其次沿晶体的不同方向测得的性能是不同的(如导电性、导热率、热膨胀性、弹性、强度、光学性质等等)，这种各个方向性能的差异称为晶体的各向异性，而非晶体在任何方向测得的性能都是一样的，不因方向而异，称为各向同性。
虽然晶体和非晶体之间存在着本质的差别，但在一定的条件下两者可以互相转化。
例如非晶态玻璃在高温下长时间加热退火能够转变成晶态玻璃，采用特殊的设备使液体金属以极高的速度(>10的7次方?/s)冷却下来也能制得非晶态金属(金属玻璃)。
(二)空间点阵为了便于研究晶体中原子的排列方式，不考虑原子属性和类别，把它们抽象成一个个纯粹的几何点。
这些几何点可以是原子或离子的中心，也可以是彼此等同的原子群或离子群的中心。
每个几何点周围的环境都一样，即任一几何点周围的几何点数目、几何点排列方式、点间距等参数都相同。
那么由这样的几何点在空间周期性地规则排列组成的阵列就称为空间点阵，简称点阵，这些几何点就叫阵点或结点。
在表达空间点阵的几何图像时，为观察方便，可以作许多平行的直线把阵点连接起来构成一个三维的几何构架，如图2—1所示。
很显然，在某一空间点阵中，各阵点在空间的位置是一定的，而通过这些阵点所作的几何构架则因直线的取向不同可有多种形式，因此必须强调指出:第21页阵点是构成空间点阵的基本要素。
在空间点阵中选取一个有代表性的基本单元，将它在空间沿三维方向重复堆砌就能得到空间点阵，这个最能表达空间点阵排列形式的基本的几何单元称为晶胞。
在同一个空间点阵中可以选出许多具有这种性质的形状不同的晶胞，图2-2表示在一个二维点阵中选取的不同晶胞。
为避免混乱，人们规定了选取晶胞的原则:(1)它是一个体积最小的平行六面体;(2)六面体每个顶角上都要有一个阵点;(3)它能反映出点阵的对称性。
按这样的原则选出的晶胞称作初级晶胞或简单晶胞。
不过有时为了更好地反映出空间点阵的对称性，也可在晶胞中心或面中心保留有阵点，形成体心晶胞、面心晶胞等。
以晶胞某一角上的阵点为原点，沿其三个棱边作坐标轴(称为晶轴)建立坐标系，那么这个晶胞就可以用三个棱边的长度a，b，c和三个棱边相互间的夹角a，β，γ六个参数来定量描述，其中o，6，c称为晶格常数。
根据晶胞的六个参数的差异可将所有晶体结构归为七大晶系14种空间点阵，其中立方晶系a=b=c，a=β=γ=90?;六方晶系a1=a2=a?c;a=β=90?，γ=120?。
(三)晶向指数和晶面指数在研究晶体生长、相变和塑性变形时，常常要涉及到晶体中的某些方向(称为晶向)和某些平面(称为晶面)。
为了区分不同的晶向和晶面，需要有一个统一的标识符号来表示它们，这种标识符号分别叫做晶向指数和晶面指数，国际上通用的是密勒(Miller)指数。
1(晶向指数标定晶向指数标定步骤如下:(1)以晶胞的某一阵点为原点，三个棱边为坐标轴X，Y，Z，以晶格常数分别作为三个坐标轴的量度单位，如图2—3(a)所示。
(2)过原点O引一定向直线使其平行于待定晶向AB。
(3)在所引直线上任取一点(为分析方便起见，可取距原点最近的那个阵点B')，求出该点在X，Y，Z轴上的三个坐标值。
第三章金属结晶及合金相图金属与合金自液态冷却转变为固态的过程，就是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到规则排列的晶体状态的过程，这一过程称为结晶过程。
金属材料结晶时形成的组织(铸态组织)不仅影响其铸态性能，而且也影响随后经过一系列加工后材料的性能。
因此，研究并控制金属材料的结晶过程，对改善金属材料的组织和性能具有重要的意义。
绝大多数工业用的金属材料都是合金。
合金和纯金属都遵循着相同的结晶基本规律，但合金的结晶过程比纯金属复杂得多。
合金相图是研究合金结晶的重要工具。
在生产和科研实践中，合金相图不仅是分析和研制合金材料的理论基础，而且还是制订合金熔炼、铸造、焊接、锻造及热处理工艺的重要依据。
本章主要阐述纯金属结晶的基本理论和合金相图的基本知识。
第一节纯金属的结晶一、结晶曲线用热分析法可获得如图3—1所示的纯金属冷却曲线(亦称结晶曲线)。
图巾。
点以左线段代表液态金属的降温过程，6点以朽线段代表固态金属的降温过程，ab 水平线段则代表金属的结晶过程。
由图町见，纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
温度高于Τn时，由于系统不断向外界散热，金属液体的温度随时间的增加而下降;当温度达到丁。
时，金属开始结晶，结晶过程中要放出结晶潜热，当放出的潜热等于系统向外散失的热量时，体系的温度不再发出变化，结晶过程便在恒温下进行;直到结晶过程结束后，再没有潜热放出，体系的温度继续下降。
如果改变金属液体的冷却速度，实际结晶温度(丁。
)将发生变化，冷却速度增大，丁”温度降低;冷却速度减小，则Τn温度升高。
纯金属液体在无限缓慢的冷却条件下(即平衡条件下)结晶的温度，称为理论结晶温度(即熔化温度)，用Τm表示。
在实际生产中，金属结晶时的冷却速度都比较快，因而液态金属的第40页结晶在Τm以下才能发生。
金属的实际结晶温度Τn低于理论结晶温度Τm的现象，称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度之差?Τ称为过冷度，即?Τ=Τm-Τn。
可见，过冷度是金属结晶的必要条件。
过冷度不是定值，它与金属的性质、纯度及液态金属的冷却速度有关。
冷却速度愈大，过冷度愈大。
二、结晶过程图3—2表示出了纯金属的结晶过程。
当液态金属以一定的冷却速度降温至熔点以下某一温度开始结晶时，液体中首先形成一些微小的结晶核心，称为晶核，每个晶核晶轴在空间的位向是随机的。
随后，这些晶核按金属本身固有的原子排列方式不断长大。
与此同时，新的晶核又在液体中不断形成。
于是，液态金属便在晶核的不断形成与不断长大过程中被固态金属所取代而逐渐减少。
最终，当位向不同的各晶体彼此完全接触时，液态金属耗尽，结晶过程结束。
所以，一般纯金属是由许多大小、外形、位向均不相同的小晶体(称为晶粒)所组成的多晶体，晶粒之间的交界面就是晶界。
(一)晶核的形成金属结晶时有两种形核方式，即均匀形核和非均匀形核。
1(均匀形核在液态金属中，总是存在有大量尺寸不同的短程有序原子集团。
在理论结晶温度以上，它们是不稳定的，时聚时散，此起彼伏;但是当温度降到理论结晶温度以下，并且过冷度达到一定值后，液体中那些超过一定大小(大于临界晶核尺寸)的短程有序原子集团开始变得稳定，不再消失，从而成为结晶核心。
