金属结晶过程概要.pptVIP

三、渗碳体 渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有金属性质的复杂间隙化合物。 它的晶体结构复杂，属于复杂八面体结构，分子式为Fe3C，含碳量6.69%。 渗碳体的硬度很高，HV800，但极脆，塑性和韧性几乎是零，强度Rm=30Mpa左右。在铁碳合金中，它是硬脆相，是碳钢的主要强化相。渗碳体在碳钢中的含量和形态对钢的性能有很大影响。它在铁碳合金中可以呈片状、粒状、网状和板状形态存在。 在高温时，钢和铸铁中的渗碳体在一定时间会发生下面的分解反应，析出石墨态的碳。 Fe3C → 3Fe+C（石墨） (3) 相图中重要的点和线 液相线ABCD 固相线AHJECF 包晶线 HJB，包晶点 J 共晶线 ECF，共晶点C L4.3?(A2.11+Fe3C) 高温莱氏体,Le或Ld 共析线 PSK，共析点S A0.77?(F0.02+Fe3C) 珠光体, P ES线：C在A中的固溶线 PQ线：C在F中的固溶线 2．铁碳合金的平衡结晶过程 Fe-C 合金分类 工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 % 钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 % 亚共析钢 ＜ 0.77 %共析钢　 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 % 白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 % 亚共晶白口铁 ＜ 4.3 % 共晶白口铁　 ＝ 4.3 % 过共晶白口铁 ＞ 4.3 % 类型 亚共析钢 共析钢 过共析钢 钢号 20 45 60 T8 T10 T12 碳质量分数／％ 0.20 0.45 0.60 0.80 1.00 1.20 几种常见碳钢 (1)工业纯铁 ( C % ≤ 0.0218 % )结晶过程 室温组织F + Fe3CⅢ (微量) 500× 纯铁的冷却曲线 T t 1538 1394 912 }?-Fe，bcc }?-Fe，bcc }?-Fe，fcc Cooling curve 770 铁磁性 五金属铸锭的组织特点 ?细等轴晶区?? ?? 液体金属注入锭模时，由于锭模温度不高，传热快，外层金属受到激冷，过冷度大，生成大量的晶核。同时模壁也能起非自发晶核的作用。结果，在金属的表层形成一层厚度不大、晶粒很细的细晶区。 (1)细等轴晶区；?? (2)柱状晶区；?? (3)粗等轴晶区 铸锭结构 五金属铸锭的组织特点 ?柱状晶区?? ??? 细晶区形成的同时，锭模温度升高，液体金属的冷却速度降低，过冷度减小， 生核速率降低，但此时长大速度受到的影响较小。结晶时，优先长大方向（即一次晶轴方向）与散热最快方向（一般为往外垂直模壁的方向）的反方向一致的晶核向液体内部平行长大，结果形成柱状晶区。 (1)细等轴晶区；?? (2)柱状晶区；?? (3)粗等轴晶区 铸锭结构 五金属铸锭的组织特点 ?粗等轴晶区?? ??? 随着柱状晶区的发展，液体金属的冷却速度很快降低，过冷度大大减小，温度差不断降低，趋于均匀化；散热逐渐失去方向性，所以在某个时候，剩余液体中被推来和漂浮来的、以及从柱状晶上被冲下的二次晶枝的碎块，可能成为晶核，向各个方向均匀长大，最后形成一个粗大的等轴晶区。 (1)细等轴晶区；?? (2)柱状晶区；?? (3)粗等轴晶区 铸锭结构 单晶的制取 演示 2.2.1.　二元合金的结晶 2.2.2　合金的性能与相图的关系 2.2.3　铁碳合金的结晶 2.2 合金的结晶 1．匀晶相图 　2．共晶相图 　　3．包晶相图 　　　4．共析相图 2.2.1　二元合金的结晶 1．匀晶相图 相图（平衡图、状态图） 平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 铜-镍合金匀晶相图 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 纯铜熔点 纯镍熔点 液相线 固相线 液相区 固相区 液固两相区 匀晶合金的结晶过程 a b c d T,?C t L ? L ? L 匀晶转变 L? ? ? 冷却曲线 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。 杠杆定律 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 1 2 a c b a1 b1 c1