材料的结构与凝固资料.ppt

晶体的特点： ①晶体排列有规则的、周期的长程有序 3.2 金属材料的结构特点 3.2.1 晶体结构的基本概念 3.2.2 三种典型的金属晶体结构 3.2.3 实际金属的晶体结构 3.2.4 合金的晶体结构 选取晶胞的原则是： ①选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性； ②平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； ③当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角的数目应最多； ④在满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。 组元 合金 是指由两种或两种以上的金属、或金属与非金属经熔炼或其他方法制成的具有金属特性的物质。 合金举例： 碳钢（carbon steel）：是铁与碳所组成的合金。 白铜：主要是铜与镍所组成的合金。 黄铜(brass)：是铜与锌等元素组成的合金。 相 在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。 纯铁是单相的，而钢一般是双相或是多相的。 固态白铜（铜与镍二元合金）是单相的。 由一种固相组成的合金称为单相合金。 由几种不同固相组成的合金称为多相合金。 合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。 固溶体的分类 间隙固溶体 间隙固溶体 置换固溶体 碳在α－ Fe中的间隙固溶体 铜和金形成的置换固溶体 固溶体的性能 固溶强化的原因 3.金属化合物 共晶反应要点 X1合金结晶过程分析 X1合金结晶特点 X2合金结晶过程分析（亚共晶合金） X3合金结晶过程分析（共晶合金） 标注了组织组成物的相图 4. 共析相图 1、在钢铁选材方面的应用 3.5 铁碳合金相图 3.5.1 铁碳合金的基本组元与基本相 3.5.2 Fe-Fe3C相图分析 3.5.3 典型合金的结晶过程及组织 3.5.4 含碳量与铁碳合金组织及性能的关系 3.5.5 铁碳合金相图的应用 1．纯铁的同素异构转变 金属在固态下晶体结构随温度的改变而发生变化的现象。 纯铁的同素异构转变 ?-Fe(bcc) ? ?-Fe(fcc) ? ?-Fe(bcc) 1394 ?C 912 ?C ?-Fe，fcc ?-Fe，bcc 912 ?C 3.5.1 铁碳合金的基本组元与基本相 ?-Fe(fcc)→?-Fe(bcc) 铁的体积会膨胀1％ 2.铁碳合金的基本相及其性能 (1) Fe-Fe3 C相图的组元 ● Fe ——δ-Fe(bcc) 、γ-Fe(fcc)和α–Fe (bcc) 强度、硬度低，韧性、塑性好。 ● Fe3 C —— 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 (2) Fe-Fe3 C相图的相 ● 液相 L ——铁碳合金在熔化温度以上形成的均匀液体 ● δ相 （高温铁素体 ）—— δ–Fe（C）固溶体 γ相（A ，奥氏体）——碳（C）溶入γ-Fe中所形成的固溶体。 A的最大溶解度wC＝2.11％（于1148℃） 力学性能：σb = 250 ~ 350MPa,δ= 40~45%,HB = 160~200 α相 （F，铁素体） ——碳（C）溶入α-Fe中所形成的固溶体。 F的最大溶解度仅wC＝0.0218％（于727℃），在室温下F的溶碳能力就更低了，一般在0.008％以下。 力学性能：σb = 250MPa δ= 45~50% HB = 80 Fe3C （Cem， Cm，渗碳体）——铁与碳形成的金属化合物Fe3C 铁碳合金相图 A E S P Q G K D 4.3 2.11 0.77 0.02 C% 1148℃ 1538 ℃ 727℃ P L A F 温度℃ 912℃ C Fe3C 6.69 F Ld 3.5.2 Fe-Fe3C相图分析 1. 相图中重要的点和线 室温下碳在α-Fe中的溶解度 0.0008 室温 Q 碳在γ-Fe中的最大溶解度 2.11 1148 E 碳在α-Fe中的最大溶解度 0.0218 727 P 渗碳体熔点 6.69 1227 D 共析点 0.77 727 S 共晶点 4.30 1148 C α-Fe←→γ-Fe同素异构转变点 0 912 G 纯铁熔点 0 1538 A 物理意义 ωC （％） 温度 （℃） 符号 物理意义 ωC （％） 温度 （℃） 符号 (1)状态图上点的意义 C—共晶点，1148℃ 4.3%C 共晶点—发生共晶反应的点。 共晶反应 — 在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。 共晶反应的产物——共晶体——机械混合物 Ld 共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体的混合物，称为莱氏体，以符号Ld表示。 凡是含碳量wC＝2.11~6.69％范围内的合金，都要进行共晶转变。 S —共析点。 727℃ 0.77%