不同類別的金屬材料其性能各有差異，即使是同種金屬材料，在不同的加工工藝條件下，其力學(xué)性能也可能有較大差異。這種性能差異是由金屬的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)所決定的。因此，了解金屬的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)及其對金屬性能的影響，將對選擇材料及其加工工藝，具有非常重要的意義。

2.1　金屬的晶體結(jié)構(gòu)

金屬和合金在固態(tài)下通常都是晶體，它們的很多特性與其結(jié)晶狀態(tài)有關(guān)。要了解金屬與合金的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，首先要掌握其晶體結(jié)構(gòu)的情況。

2.1.1　晶體的基本概念

固體物質(zhì)按原子聚集狀態(tài)不同分為晶體與非晶體兩大類。晶體的原子按一定幾何形狀作有規(guī)律排列，如金剛石、石墨及一切固態(tài)的金屬和合金，如圖1．2．1（a）所示。而非晶體內(nèi)部原子是無規(guī)則堆積在一起的，如玻璃、瀝青、松香等。由于晶體和非晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，兩者的性能也不同：晶體具有固定的熔點和各向異性的特征，而非晶體則沒有固定的熔點，并且是各向同性。

通過X線晶體結(jié)構(gòu)分析，可以測得晶體中原子的排列規(guī)律，如圖1．2．1（a）所示。為了便于描述晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，將每一個原子抽象成一個幾何點，把這些幾何點用直線連接起來，使之構(gòu)成一個空間格子，如圖1．2．1（b）所示。這種描述原子在晶體中規(guī)律排列方式的空間格子稱為晶格。

晶格實質(zhì)上是由一些最基本的幾何單元重復(fù)堆砌而成的。因此只要取晶格中的一個最基本的幾何單元進行分析，便能從中找出整個晶格排列規(guī)律，如圖1．2．1（c）所示。這種構(gòu)成晶格的最基本的幾何單元稱為晶胞。

晶胞的大小以其各邊尺寸a，b，c表示，稱為晶格常數(shù)，度量單位均為?（1?= 1×10-10 m）。晶胞各邊之間的夾角分別以α，β，γ表示，如圖1．2．1（c）所示。

各種晶體由于其晶格類型和晶格常數(shù)不同，則呈現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。

圖1．2．1　簡單立方晶格與晶胞示意圖