1-2 金属材料的起源和特点

在焊接中，两种金属被加热和熔化，然后冷却和硬化以将两种材料连接成一个部件。为什么要以这种方式“熔化和硬化金属”时加入？了解这种机制可以揭示由焊接引起的各种变化，例如应变的产生。

那么，首先，让我们来谈谈必须了解的金属材料的起源，以便了解焊接引起的变化机制。

日常看到的金属材料是块状材料，如图 2-1 上部（a）中的板、棒等。如果你用显微镜将这种金属材料的一部分放大100到200倍，你可以看到它是如图中（b）所示的称为晶粒的晶粒的集合。另外，详细观察这些晶粒时，如图下部(c)所示，铁原子对铁独立存在，铝原子对铝独立存在，各原子排列成规则排列，称为晶体格子。你可以看到它们是通过相互吸引的结合力连接起来的。

图 2-1 金属的形成

原子规则排列的一个示例是称为体心立方的组合，其中原子位于每个立方体的中心（重心）和立方体的中心（重心），如下部 (c) 所示图 2-1. 请理解火柴盒中有一个原子变成条纹）。图中原子之间画的线是力，所以实际上并不存在。因此，如果对金属棒或金属板施加大于键合力的力，原子之间的距离会增加、缩小或移位，从而导致材料变形。换言之，金属是由通过这些原子的结合力连接的大量火柴盒（晶格）在空间上连接而形成的晶粒的集合构成的。

如图2-2（a）所示，金属材料包括常温下以铁（α-铁）为代表的体心立方材料，该体心立方的重心原子位于在每个表面的中心。有一个面心立方材料，如图 2-2 (b) 所示。面心立方材料比纸叫箔更薄，如铝、铜、金、银等（是的，面心立方材料是由火柴盒结构组成的，所以当施加力时。它可以很容易地变形并且可以是薄的材料，例如箔）。另一方面，在铁等体心立方材料中，在火柴盒中含有成为条纹的原子，重心的条纹原子会发生干涉，难以变形。

在这些晶格材料中间表现出变形特性的材料是如图2-2（d）所示的锡等方晶格材料，它是长方体的组合，一侧有长条纹，尽管原子重心处有条纹，一侧越长越容易变形。另外，以镁为代表的图2-2(c)所示的六方晶格组合的材料，变形变得极其困难，难以期待在室温下的加工。

图2-2 金属材料的各种晶格