2-铁碳合金-工艺学10.ppt

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1、第二章铁碳合金工程材料工艺学-合金1§1纯铁的晶体结构及其同素异晶转变1.结晶由液态转变为固体晶体的过程。或：原子由不规则(无序)排列到有(序)规则排列过程.或：晶体结构形成的过程。如水—冰22.冷却曲线用热分析法测定时描述金属结晶过程的曲线。工程材料工艺学-合金2曲线上有一段水平线，是实际结晶温度T1,又称结晶平台，是结晶时放出的热(潜热)造成的.虚线：理论结晶温度T0。3.过冷度ΔT＝T0－T1实际结晶温度低于理论结晶温度，此称“过冷”。过冷是结晶的必要条件与冷却速度密切相关冷却速度越快，结晶温度越低，过冷度越大,反之冷却速度慢，过冷度则小。工程材料工艺学-合金3下图是金属结晶

2、过程示意图主要结论：1.结晶过程实质＝形核＋成长（大），两者相继又并存。2.结晶终了：得多晶粒组织(晶界多),犬牙交错，晶粒愈细愈好；控制细晶措施有：工程材料工艺学-合金41.增大过冷度；2.变质处理；3.机械振动；4.热处理或压力加工。二、纯铁的晶体结构1.晶体与非晶体定义：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体物质—称晶体；非晶体则反之。特点：晶体①有熔点；②具有各向异性。工程材料工艺学-合金5如：食盐，冰，金刚石，金属等。非晶体:①无熔点；②各向同性。如：玻璃，松香，沥青等。2.晶格为便于研究晶体中原子排列规律，人为将原子抽象化，将晶体中每一个原子看作一个点，用假想连线联

3、接起来。形成晶格。晶格中一个基本几何单元叫做：晶胞。工程材料工艺学-合金6晶胞棱边长度为：晶格常数.(1)体心立方晶格body—centeredcubiclattice[bcc]特点：Rm(强度)较好。如：＜912℃Fe,Cr,Mo,V等。(2)面心立方晶格face—centeredcubiclattice[fcc]特点：A、Z(塑性)较好。＞912℃Fe,Cu,Al等金属.工程材料工艺学-合金7(3)密排六方晶格hexagonalclosepackedlattice(hcp).特点：硬度高、脆性大。如：锌(Zn),镁(Mg),镉(Cd)等金属。三、纯铁的同素异构转变在固态下随温度

4、发生变化，其晶格类型发生转变的现象—同素异构(晶)转变。广义上说同素异构转变也是结晶过程，遵循生核与长大两规律；工程材料工艺学-合金8也需要一定的过冷度；有结晶热效应。又称：重结晶，二次结晶。由于晶格结构的转变，金属随之有体积的涨缩；金属内部产生应变。降温时γ－α,体积膨胀；α－γ,体积收缩。转变式：α-Fe→γ-Fe→δ-Fe工程材料工艺学-合金9§2铁碳合金的基本组织1.合金alloy由两种或两种以上金属元素或者金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。如：青铜、铸铁、铝合金等。2.组元constituent组成合金的最基本的独立的物质称组元，简称“元”。如：黄铜Cu-Zn

5、；硬铝Al-Cu等为二元合金。工程材料工艺学-合金103.相phase指同一化学成分，同一结构并以界面互相分开的均匀组成部分。如固相、液相等。4.组织structure借助于放大镜、显微镜下观察到具有某种形态、形貌特征的组成部分。常见的合金的相结构有：固溶体、金属化合物和机械混合物三类型。工程材料工艺学-合金11一、固溶体solidsolution定义：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均匀固体。如；糖水水—溶剂，糖—溶质。保持溶剂晶格；固溶体属于单相组织。分类：按溶质原子在溶剂中分布情况不同，分置换固溶体和间隙固溶体两类工程材料工艺学-合金12(1)置换固溶体—溶质原子替换晶格上

6、的原子(2)间隙固溶体—溶质原子溶入晶格原子间隙特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化。结果：造成晶格畸变，强度、硬度上升。这种现象称固溶强化。工程中广泛应用，如锰钢（16Mn现称Q345)便为固溶结果。（弱强化相）工程材料工艺学-合金13碳可以溶入α-Fe、γ-Fe等形成不同的固溶体。1.铁素体F铁素体是铁中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。727℃时Wc=0.0218%；室温时Wc=0.008％.特点：塑性、韧性好，强度、硬度低。（近似纯铁）其显微组织特征：工程材料工艺学-合金14正常浸蚀后在显微镜下呈白亮色，在钢中的形态多为不规则的多边形块，在接近共析成分的钢中，

7、往往呈网状或断续网状。2.奥氏体(A)【austenite英国金相学家】奥氏体是铁中溶入碳和（或）其他元素构成的固溶体。其强度和硬度比铁素体高,塑性、韧性也好。因此，钢材多数加热到奥氏体状态进行锻造。工程材料工艺学-合金15在1148℃时Wc＝2.11％；在727℃时Wc＝0.77％高温显微镜下(727℃以上)才能观察到奥氏体组织。其晶粒呈多边形，且晶界较铁素体平直。二、金属化合物compound合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金属性质的新相。正常价化合物/