第01章金相检验基础ppt课件.ppt

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1、什么是金相？金相就是研究金属与合金内部的组织缺陷及其对性能的影响，从而保证金属材料的工艺性能与使用性能的一门学问。第一章　金相检验基础授课教师　　王继松江苏省理化人员培训资格鉴定委员会无锡市鉴委会无锡市机械工程学会晶体与非晶体第一节　金属与合金的晶体结构晶体非晶体排列杂乱排列规则通常情况下，固态的金属与合金都是晶体。空间点阵与晶胞1、晶体中的空间点阵将原子抽象成几何点，并排列成反映晶体原子排列有规律和周期性的空间几何图形。用线将阵点连起来形成晶格。2、晶胞从晶格中取出一个完全反映晶格特征；用来分析阵点的排列规律的最小几何单元。晶体学基础晶向指数与

2、晶向指数1、晶面与晶向晶体中由一系列原子所组成的平面叫晶面，任意两个原子之间连线的方向叫晶向。2、晶向指数与晶面指数表示晶向和晶面的数字叫晶向指数和晶面指数。纯金属的晶体结构<111>晶向(001)晶面纯金属的晶格类型1、体心立方2、面心立方3、密排六方纯金属的晶体结构合金中相的分类相金属化合物固溶体置换固溶体间隙固溶体有限固溶体无限固溶体合金的晶体结构在合金中，各种原子按某种方式排列组合成合金相。溶质原子溶入溶剂原子的晶格内，基本不改变溶剂的结构与性质。固溶体铜镍合金无限互溶固溶体铜锌合金有限固溶体溶质原子占据溶剂原子位置溶质原子占据空隙位置钢

3、（奥氏体）置换固溶体间隙固溶体固溶体是金属材料的基础相，决定材料基本的物理与化学性能。金属化合物渗碳体结构不同的金属元素原子或金属与非金属原子相互结合，形成的结构、性能与组成元素物质完全不同的相。如Fe3C、Ni3Al等。金属化合物对性能的影响取决于其成分、形态和分布。一、纯金属的结晶第二节　纯金属与合金的结晶△TTmTn时间温度理论结晶温度实际结晶温度过冷度结晶金属由无序的液态转变为规则有序的固态晶体的过程。纯金属结晶时实际的结晶温度要低于理论结晶温度（凝固点），这种现象叫过冷，两者的温度差叫过冷度。冷却曲线：反映冷却过程中被研究对象的温度与时

4、间关系的曲线。纯金属的冷却曲线金属的结晶过程金属的结晶过程包含形核和晶粒长大两个过程，通过结晶，液态金属转变固态的多晶体。形核晶核长大多晶体晶粒大小的影响因素长大速度单位时间单位体积内形成晶核的数量形核率单位时间内固液界面推进的距离。材料的晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性和韧性越好。晶粒变细晶粒变粗晶体缺陷晶体缺陷：实际金属的原子不可避免地存在偏离规则排列的现象。晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷原子空位间隙原子置换原子刃型位错螺型位错位错相界亚晶界晶界缺陷的存在使原子长距离的移动变得困难，通常提高材料的强度和硬度，降低塑性。晶体缺陷—点缺陷置换原子间

5、隙原子空位晶体缺陷—线缺陷线缺陷—位错位错：晶体中某处有一列或几列原子发生有规律的错排现象。刃型位错螺型位错晶体缺陷—面缺陷相界晶界亚晶界相图相图是表达合金系中成分、温度与合金相状态关系的图解。通过合金相图可以确定各种成分的合金在不同温度下存在的相、相的成分及其含量。二、合金的凝固匀晶转变在液态两种（或以上）组元无限互溶，固态时也无限互溶，冷却时由液相中析出单相固溶体直至完全凝固。共晶转变在液态两种（或以上）组元无限互溶，固态有限互溶，冷却时由液相中析出两种成分完全不同的固相转变。共晶体合金的凝固包晶转变在液态两种（或以上）组元无限互溶，固相有限

6、互溶，某一成分范围的合金在冷却时先析出一种固相，随后由液相包围该固相，生成另一种固相。第二节　纯金属与合金的结晶合金1由液态冷却时先析出相，到D点温度时液相与反应，转变为相，温度再次下降时，又析出相。（一）铸锭三晶区的形成1、外层细晶区2、柱状晶区3、中心等轴晶区（二）铸锭缺陷疏松、偏析、气泡、缩孔……三、铸锭的组织与缺陷纯铁的相变第三节　Fe-C（Fe3C）相图1538℃1394℃912℃770℃铁存在同素异晶转变，这是运用热处理实现钢铁材料改性的重要依据。液相α-Feα-Fe（磁性）δ-Feγ-Fe体心立方体心立方体心立方面心立方铁碳合金中基

7、本相与组织名称（符号）属性结构性能与应用铁素体F或αα-Fe固溶体固溶度0.0218%体心立方软、强度低、塑性与韧性优良，是钢铁的基础相。渗碳体Fe3C金属化合物复杂结构极硬，是钢铁的调整相δ铁素体δδ-Fe固溶体固溶度0.09%体心立方存在温度过高，无实用价值奥氏体A或γγ-Fe固溶体固溶度2.11%面心立方一般高温下存在，塑性优良，利于压力加工珠光体P铁素体与渗碳体的机械混合物各项性能适中，是钢铁中常见组织的组成部分莱氏体Ld奥氏体与渗碳体的机械混合物，室温下为变态莱氏体渗碳体多，硬度极高，塑性很差，应用很少铁碳合金的组织可以是单一的相，也可

8、以是机械混合物或二者以某种形态组成的混合物。第三节　Fe-C（Fe3C）相图包晶转变共析转变共晶转变A+Fe3CF+Fe3C两相机械混合