晶體與晶格

體心立方(body-centered cubic)

/ BOD-ee-SEN-terd KYOO-bik /

想像一個立方體,八個角上各放一個球,然後再往盒子正中央扔進一個球,懸在不偏不倚的中心。那個居中的球,就是位於立方體核心的「體心」。把這個小立方體往各個方向重複堆出來的晶體,就具有體心立方結構。

體心立方,簡稱bcc,是一種立方結構:八個角上各有一個原子,再加上立方體正中央的一個額外原子。仔細計數——角上的原子各由八個相鄰立方體分攤——一個立方體實際含有兩個原子。它不是密堆積結構:每個原子與八個最近鄰相接觸,而非十二個,原子只填滿約68%的空間,比密堆積結構稍微寬鬆些。中心原子和角上原子所處的環境完全相同,所以這些點仍然構成一個標準的布拉維格子。

體心立方之所以重要,是因為室溫下的鐵是體心立方,鉻、鎢這些結構金屬以及鈉等鹼金屬也是。略微寬鬆、不那麼易滑動的堆積,往往讓體心立方金屬比密堆積金屬更硬、更不易塑形。常見的混淆是以為中心原子是某種不同的點——它不是;在純體心立方單質裡,它是處於完全相同環境的同種原子,只不過坐落在立方體的心臟處。

普通的鐵是體心立方,但把它加熱到約912攝氏度以上,它就會重排成面心立方。煉鋼者正是利用這一轉換:在這兩種結構之間對鐵進行加熱、保溫和淬火,就是他們調控硬度的手段。

鐵隨溫度在體心立方與面心立方之間切換——這是煉鋼的根基。

體心立方的原子堆積密度低於面心立方(約68%對74%),但更密並不總是更好——體心立方的鎢,是我們手頭最硬、熔點最高的金屬之一。

又稱
bccBCC