《铁碳合金》PPT课件

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1、第2章铁碳合金2.1金属及合金的晶体结构2.2铁碳合金相图及其应用2.3常用的金属材料及选用教学要求：了解金属的晶体结构、晶体缺陷、纯金属的结晶与铸锭及合金的相结构。本章重点金属及合金的晶体结构和结晶特点。铁碳合金的基本组织二元合金状态图分析作业：P30:2.2;2.7工程材料导论铁碳合金是最重要的工程材料，钢和铸铁是制造机器设备的主要金属材料，在工业生产中占主导地位。与其它材料相比，其资源广泛、冶炼方便、价格低廉、性能优越。金属材料铁碳合金是以铁、碳为主要组元组成的合金。7/23/20212.1金属及合金的晶体结构要了解钢和铸铁的本质，首先必须了解纯铁的晶体结构。金属的内部

2、结构和组织状态是决定金属材料性能的一个重要因素。金属在固态下通常都是晶体，了解和掌握金属的晶体结构、结晶过程及其组织特点，是零件设计时合理选材的根本依据。铁碳合金凝固：一般非晶体由液态向固态转变的过程。结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。液体晶体晶体：原子排列是有序的，原子在三维空间做规则的、周期性的、重复排列。有一定的熔点和凝固点，性能趋向各向异性非晶体:原子排列杂乱无章呈无序状态，没有一定的熔点和凝固点，性能趋向各向同性。2.1.1晶体结构及同素异构转变7/23/2021晶体结构铁碳合金7/23/20212.金属的结晶：原子由无序状态向有序状态转变的过程。有晶体形成。1

3、.三种常见的金属的晶格类型：体心立方晶格铁碳合金面心立方晶格密排六方晶格7/23/2021金属的同素异构转变1538℃1394℃912℃室温δ-Feγ-Feα-Fe体心立方面心立方体心立方金属的同素异构转变的慨念金属在固态下，随着温度的改变其晶体结构发生变化的现象。金属的同素异构转变的意义可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料性能的目的。铁碳合金7/23/20212.1.2金属的结晶纯金属的理想状态冷却曲线ºCT0LabS0a：结晶开始点b：结晶终了点ºCLT0T1S0T0：理论结晶温度T1：实际结晶温度ΔT=T0-T1（过冷度）纯金

4、属的实际冷却曲线结晶的必要条件----过冷度铁碳合金7/23/2021金属的结晶过程：原子团形核晶核长大小晶粒晶粒（外形不规则的小晶体）ºCabLsL+s0a：结晶开始点b：结晶终了点合金的结晶是在一个温度范围内完成。合金的结晶铁碳合金金属的结晶7/23/2021形核：自身晶核、外来晶核晶核长大方式：树枝状方式晶界—晶粒间的分界面；单晶体—结晶方位完全一致的的晶体多晶体—由多晶粒组成的晶体结构晶粒粗细对材料力学性能的影响晶粒越细，强度越高，塑性和韧性也越好。细化晶粒的方法增加冷却速度，增大过冷度；增加外来晶核;采用机械、超声波振动、电磁搅拌等；单晶多晶形核铁碳合金7/23/

5、20212.1.3合金的晶体结构要点：研究金属材料的加工工艺，必须了解金属及合金的晶体结构和结晶过程。1合金的结构——概念合金：由两种或两种以上的元素通过熔炼后所获得的新的物质仍然　　　　　　　　　　　　　　　　　　　具有金属特性。组元：组成合金的基本元素。相：凡是成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。例如：单一的液相单一的固相液相、固相两相共存问题：水、油混装在一个瓶子里，是几个相？将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相？铁碳合金7/23/2021金属材料的主要性能金属材料的力学性能（强度，塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度）金属材料的物理、化学性能工艺性能金属的晶

6、格类型结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。纯金属的理想（非理想）状态冷却曲线，合金的结晶冷却曲线金属的结晶过程晶核长大方式：树枝状方式；晶粒越细，强度越高，塑性和韧性也越好。细化晶粒的方法？金属（铁）的同素异构转变：1538℃－1394℃－912℃－室温合金：由两种或两种以上的元素通过熔炼后所获得的新的物质仍然具有金属特性。组元；相上次课内容回顾7/23/20212合金的结构——固溶体固溶体：由两种组元相互溶解后所组成的新的物质仍然保持其中某一组元的晶体结构。置换固溶体：A组元的原子取代了B组元的原子。当A、B两个组元的原子直径相差不大时，两个组元可以以任何比例溶解，形成无

7、限固溶体，反之则为有限固溶体。间隙固溶体：A组元溶入B组元的的间隙中。只能形成有限固溶体。例如：C溶入α-Fe或γ-Fe所形成的铁素体、奥氏体。铁碳合金7/23/20214.合金的结构——固溶强化A、B两组元相互溶解后所形成的新的物质既不是A组元的结构，也不是B组元的结构，而是自身的一种独立的结构。例如：Fe和C所形成的化合物Fe3C，就是一种典型的金属化合物。3.合金的结构——金属化合物随着溶质原子的增加，所形成的固溶体的强度、硬度升高的现象。例如：纯铁与钢的用途铁碳合金7/23/20212.1.4二