晶體結構

體心立方(BCC)結構

想像一個立方體,八個角上各有一個原子,盒子正中央還有一個孤零零的原子。這種排列比最緊密的砲彈堆更寬鬆——原子沒有那麼密集。這就是體心立方結構。

計算原子數:8 個角乘 1/8 加上中心 1 個等於每晶胞 2 個原子。這裡原子沿體對角線相切(從一角穿過中心到對角),故 4R = a 乘 sqrt(3),得 a = 4R/sqrt(3)。每個原子有 8 個最近鄰(配位數 8),堆積因數為 0.68(68%)——比 FCC 的 74% 疏鬆。室溫下的 α-鐵(肥粒鐵)、鉻、鎢、鉬都是 BCC。

BCC 金屬通常強度高,但許多在低溫下會變脆:BCC 鋼的延脆轉換,正是某些鋼在寒冷環境下開裂的原因,也是鐵達尼號船殼與二戰自由輪破裂事故的因素之一。鐵能在加熱時於 BCC(肥粒鐵)與 FCC(沃斯田鐵)之間切換,這是所有鋼鐵熱處理的基礎。

α-鐵(肥粒鐵)是 BCC。原子沿體對角線相切,故 4R = a 乘 sqrt(3)。每晶胞僅 2 個原子,堆積率只有 0.68,比 FCC 疏鬆——這也是鐵在加熱轉為 FCC 沃斯田鐵時能溶入更多碳的原因之一。

BCC:每晶胞 2 個原子、配位數 8、堆積率 68%。

儘管中心有一個原子,BCC 仍非最密堆積——0.68 對比 0.74。其滑移幾何使 BCC 金屬帶有 FCC 金屬所沒有、隨溫度變化的脆化傾向。

又稱
BCC體心立方