1.晶体：构成晶体物质的原子都是按一定几何形状有规则地排列的，绝大多数固态金属与合金是晶体，但存在非晶态金属（金属玻璃）。晶体有如下特点： ①组成晶体的原子在空间呈有规则排列； ②晶体都有一定的熔点； ③单晶体具有各向异性，多晶体宏观呈各向同性。2.晶格：晶体内部的原子是按一定规则排列的，为了便于分析研究和描述，人为地把原子看成一个点，用假象的线条将各原子中心连接起来，这样用于描述原子在晶体中排列形式的空间格架称为结晶格子，简称晶格。3.晶胞：从晶格中取出一个能完整反映晶格结构特征的最小几何单元，称为晶胞。二、常见的晶格的类型1.体心立方晶格（BCC）：它的晶胞是一个立方体，在立方体的八个角和立方体的中心，各排列一个原子。代表金属有钨、鉻、钒及α-Fe等。2.面心立方晶格（FCC）：它的晶胞是一个立方体，在立方体的八个角和六个面的中心，各排列一个原子。代表金属有铜、铝、金及γ-Fe等。3.密排六方晶格（HCP）：它的晶胞是一个六方柱体，在柱体的每个角上，以及上、下底面的中心都排列一个原子，在晶胞中间还排列有三个原子。代表金属有镁、鈹、镉及锌等。金属结晶后形成的外形不规则、内部原子排列方向一致的微小晶体，称为晶粒。影响晶粒大小的关键因素：加热温度越高，晶粒越容易长大；加热速度越快，结晶时形核率越高，可获得细晶粒；钢中碳含量增加，奥氏体晶粒长大倾向增大。单晶体只有一个晶粒，所有晶胞排列方向相同，多用于特殊场合，如制造半导体硅元件所用的单晶硅材料就是单晶体。多晶体，由许多位向不同的晶粒聚集而成，工业用金属一般都是多晶体。在热处理生产中具有重要意义。渗碳、渗金属等工艺需要在高温下长时间加热，此时若采用本质细晶粒钢，可有效防止工件表层与心部过热，渗碳后可直接淬火；若采用本质粗晶粒钢，则极易发生严重过热，导致晶粒粗大。钢的晶粒度等级对性能影响极大，晶粒越细，强度、塑性、韧性越好，通常是越细越好。有些金属在固态下，其晶体结构会随温度的变化而发生改变。金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格，这种现象称为金属的同素异构转变，由同素异构转变得到的不同晶格的晶体，称为同素异构体。一般用希腊字母α、γ、δ表示。 合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合而成、具有金属特性的物质。常见的合金结构：固溶体、金属化合物、机械混合物。钢和铸铁都是以铁和碳为主组成的铁碳合金。含碳量小于2.11％的铁碳合金称为钢，含碳量大于2.11％的铁碳合金称为铸铁。根据含碳量的不同，铁碳合金可分为以下几种基本组织：A铁素体,“F”表示：碳溶于α－Fｅ晶格间隙中形成的间隙固溶体。含碳量很低，组织与纯铁相近，塑性、韧性好，强度、硬度较低。另有δ铁素体，碳溶于δ-Ｆｅ中形成的间隙固溶体。B奥氏体,“Ａ”表示：碳溶于γ－Ｆｅ晶格间隙中形成的间隙固溶体。奥氏体的溶碳能力比铁素体大，强度、硬度较高，塑性好，变形抗力小。绝大多数钢的锻造、轧制、热处理都加热到奥氏体区，这一过程称为奥氏体化，加热后的最终组织为奥氏体。C渗碳体，“Fe3C”表示：Ｆｅ和Ｃ形成的金属化合物。含碳量为6.69％。渗碳体晶格复杂，硬度极高，塑性、韧性极差，脆性大。D珠光体，用“Ｐ”表示：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。含碳量为0.77％，性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。E莱氏体，用“L'd”表示：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。含碳量为4.3％，性能和渗碳体相近，硬度高，塑性很差。含碳量大于2.11%的是铸铁。我们重点研究的是含碳量＜2.11%的钢。奥氏体就是表示从低温加热到充分奥氏体化，然后再冷却下来，得到这些组织。中间这个含碳量正好对着0.77%，冷却后得到100%珠光体，珠光体是铁素体和渗碳体的混合物。黑白相间片状或粒状。亚共析钢（如 0.4% C）：白色铁素体 + 黑色珠光体。过共析钢：珠光体 + 网状渗碳体。热处理三要素：加热、保温、冷却。保温就是为了充分地奥氏体化，冷却是为了得到所需要的组织。加热、保温、冷却，就决定了不同的热处理工艺。通过热处理，最终得到什么结构，取决于含碳量。含碳量在0.77%时，把零件加热充分奥氏体化，然后选择一定的冷却方式，让它得到不同的组织，这就是热处理的原理。•ACD线，即液相线。此线以上全部是为液体，用Ｌ表示。铁碳合金冷却到此线开始结晶，在ＡＣ线以下从液体中结晶出奥氏体。在ＣＤ线以下结晶出渗碳体。•AECF线，即固相线。合金冷却到此线，全部结晶为固体，此线以下为固体区。在液相线和固相线之间为合金的结晶区域，这个区域内液体与固体并存；AEC区域内为液体＋奥氏体；DCF区域内为液体＋渗碳体。•GS线，是合金冷却时奥氏体开始析出铁素体的温度线，也是加热时铁素体转变为奥氏体的终了线。GS线通常称为Ａ3线。•ES线，是Ｃ在γ－Ｆｅ中的溶解度曲线，随温度的变化，含碳量在０．７７－２．１１％之间变化。ES线通常称为Acm线。•ECF线，共晶转变线。合金冷却到此线时，都要发生共晶转变，从液体合金中同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。•PSK线，共析转变线，合金冷却到此线，都要发生共析转变，即从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，就是珠光体。ＰＳＫ线简称为A1线。Fe－Fe3C相图中各种不同成分的铁碳合金，可根据其组织和性能，分为工业纯铁、钢和白口铸铁三大类。 B钢：含碳量为0.0218%~2.11%的铁碳合金。钢有三种：Ø共析钢:含碳量0.77%，室温时的组织为珠光体，呈片状；Ø亚共析钢:含碳量0.0218~0.77%，室温组织为珠光体和铁素体，随含碳量的不同，珠光体和铁素体的比例也不同，含碳量愈多，则珠光体的数量也愈多；Ø过共析钢:含碳量0.77~2.11%，由奥氏体中单独析出的渗碳体称为“二次渗碳体”，用Fe3CП表示，呈网状，随含碳量的增加，二次渗碳体的数量愈多。室温组织是珠光体和二次渗碳体。共析钢珠光体比例最高（100%）。C白口铸铁：含碳量为2.11~6.69%的铁碳合金。成分在E点与F点之间，根据白口铸铁室温组织的特点，以C点为界分为三类：Ø共晶白口铸铁：含碳量4.30%，室温组织是珠光体＋二次渗碳体＋共晶渗碳体；Ø亚共晶白口铸铁：含碳量2.11~4.3%，把珠光体＋渗碳体称为低温莱氏体，以Ld表示。亚共晶白口铸铁在室温时的组织为珠光体＋二次渗碳体＋低温莱氏体；Ø过共晶白口铸铁：含碳量4.3~6.69%，我们把从液态合金中结晶出的渗碳体，称为一次渗碳体，以Fe3C1表示。过共晶白口铸铁在室温时的组织为低温莱氏体 L'd；总之，铁碳合金在1148℃时发生共晶转变，转变组织是奥氏体＋共晶渗碳体。在727℃时发生共析转变，奥氏体转变为珠光体。室温下，钢的组织中都有珠光体，而白口铸铁中都有低温莱氏体---珠光体和渗碳体的机械混合物。
