金属材料的组织(zǔzhī)结构物质由原子、分子(fēnzǐ)或离子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。2.1金属材料的晶体结构与结晶(jiéjīng)晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点(jiāodiǎn)（原子中心）称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。。晶系：根据晶胞参数不同(bùtónꞬ)，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，===90六方晶系：a1=a2=a3c，==90，=120二、金属(jīnshǔ)的晶体结构1、纯金属(jīnshǔ)的晶体结构金属(jīnshǔ)原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，称为金属(jīnshǔ)键。金属(jīnshǔ)原子趋向于紧密排列。⑴体心立方(lìfāng)晶格体心(tǐxīn)立方晶格体心(tǐxīn)立方晶格的参数体心立方(lìfāng)晶格⑵面心立方(lìfāng)晶格面心立方(lìfāng)晶格面心立方(lìfāng)晶格的参数⑶密排六方晶格(jīnꞬꞬé)密排六方晶格(jīnꞬꞬé)密排六方晶格(jīnꞬꞬé)的参数/2、实际(shíjì)金属的晶体结构多晶体：实际(shíjì)使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。⑵晶体缺陷晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际(shíjì)金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类,即点、线、面缺陷。①点缺陷：空间(kōngjiān)三维方向上尺寸都很小的缺陷。②线缺陷：在三维尺寸的两个方向上尺寸很小，另一个方向上尺寸较大的缺陷；晶体中的位错是典型(diǎnxíng)的线位错。晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错；分为刃型位错和螺型位错。刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃(dāorèn)一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。半原子面在滑移面以上的称正位错，用“┴”表示。半原子面在滑移面以下的称负位错，用“┬”表示。位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度。=S/V(cm/cm3或1/cm2)金属的位错密度为104~1012/cm2；位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。减少或增加位错密度都可以(kěyǐ)提高金属的强度。电子显微镜下的位错观察(guānchá)③面缺陷：在三维尺寸的一个方向上尺寸很小，另两个方向上尺寸较大的缺陷，主要有晶界与亚晶界两种。晶界是不同位向晶粒间的过度部位，宽度为5~10个原子间距(jiānjù)，位向差一般为20~40°。亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(10’~2)的小晶块。亚晶粒之间的交界面称亚晶界。晶体缺陷对金属材料带来的性能影响：缺陷的存在对金属的物理性能和机械性能都有一定的影响，利用缺陷强化金属。点缺陷：存在对金属的物理性能和力学性能都有一定影响，尤其影响晶体的电阻和晶体密度最显著。可达到固溶强化（强度、硬度提高，塑性、韧性降低）；线缺陷：大量位错互相缠结(chánjié)，交织在一起，阻碍塑性变形，造成金属强化称加工硬化（强度、硬度提高，塑性、韧性降低）；面缺陷：细晶强化（强度、硬度提高，塑性、韧性改善）。纯金属的结晶物质由液态转变为固态的过程称为(chēnꞬwéi)凝固。物质由液态转变为晶态的过程称为(chēnꞬwéi)结晶。物质由一个相转变为另一个相的过程称为(chēnꞬwéi)相变，结晶过程是相变过程。一、金属结晶的基本规律1、纯金属的结晶条件金属结晶时温度与时间的关系曲线称冷却曲线。曲线上水平阶段所对应的温度称实际结晶温度T1。曲线上水平阶段是由于(yóuyú)结晶时放出结晶潜热引起的。纯金属都有一个理论结晶温度T0（熔点或平衡结晶温度）。在该温度下,液体和晶体(jīngtǐ)处于动平衡状态。结晶只有在T0以下的实际结晶温度下才能进行。2、纯金属(jīnshǔ)的结晶过程（2）晶核的形成方式形核有两种方式，即均匀形核和非均匀形核。由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。以液体中存在的固态(gùtài)杂质为核心形核称非均匀形核,非均匀形核更为普遍。。（3）晶核的长大方式晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。其中，主要以树枝状长大方式长大。均匀长大：在正温度梯度下，晶体生长以平面状态(zhuàngtài)向前推进。实际金属结晶主要以树枝状长大。因为存在负温度梯度，且晶核棱角处散热好，生长快，先形成(xíngchéng)一次轴，一次轴产生二次轴…，树枝间最后被填充。树枝状