第2讲材料的组织结构.pptVIP

第二章 材料的组织结构 第二章 材料的组织结构 金属材料的性能不仅取决于它们的化学成分，而且还取决于它们的内部组织结构。例如，含碳量不同的钢，强度、硬度、塑性各异。即使化学成分相同，组织结构不同时，其性能也会有很大的差别。 材料的组织结构 第一节 金属材料的晶体结构 1、晶体、晶格、晶胞的概念 1、晶体、晶格、晶胞的概念 2、常见的金属晶格 2）面心立方晶格（γ- Fe） 3）密排六方晶格 3、实际金属的晶体结构 3、实际金属的晶体结构 二、金属的结晶过程 1、纯金属的冷却曲线与结晶原理 1、纯金属的冷却曲线与结晶原理 2、纯金属的结晶过程 2、纯金属的结晶过程 2、纯金属的结晶过程 3、晶粒大小与力学性能的关系 4、影响晶粒大小的因素 三、金属的同素异构转变 三、金属的同素异构转变 第二节 合金的晶体结构 第二节 合金的晶体结构 相：在合金中，凡是具有相同化学成分、相同晶体结构，并于其他部分有明显界面分开的均匀组成部分称为相。按照相的形态划分，可分为液相和固相； 两类基本相：固溶体和金属化合物。 组织：在金相显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌称为金属材料的显微组织，简称“组织” 一、合金的晶体结构 （三种） 1、固溶体 2、金属化合物 3、机械混合物 二、铁碳合金的基本组织及相图 1、铁碳合金的基本组织 1、铁碳合金的基本组织 2、铁碳合金的相图 碳C的影响 碳是决定钢机械性能最主要的因素。由铁碳合金图可知：在含碳量小于0.77％的碳钢中，随含碳量增加，钢的强度(σb)和硬度(HBS)将升高，而塑性(δ，ψ)和韧性(qk)将降低。当含碳量超过1.0％以后，硬度虽然继续升高，但强度、塑性和韧性都降低，脆性增大。所以了解钢的含碳量对其性能的影响，对合理选用材料有重要的作用。 2铁碳合金的相图 2、铁碳合金的相图 2、铁碳合金的相图 2、铁碳合金的相图 2、铁碳合金的相图 3、典型铁碳合金的结晶过程 4、按相图在室温时铁碳合金的组织 三、铁碳合金成分、组织 与性能之间的关系 1、亚共析钢 2、过共析钢 四、铁碳合金相图的应用 四、铁碳合金相图的应用 4）珠光体（用符号“P”表示） 铁素体与渗碳体组成的机械混合物称为珠光体。 5）莱氏体（用符号“Ld”表示） 奥氏体与渗碳体组成的机械混合物称为莱氏体。 经过长期的生产实践和大量的科学实验，铁碳合金的组织、成分、温度之间的关系可用铁碳合金相图来描述。铁碳合金相图也称为铁碳状态图或Fe-Fe3C相图。它反映了平衡条件下铁碳合金的组织随碳含量和温度变化的一般规律。实际生产中，铁碳合金相图是研究钢铁成分、组织、性能之间关系的理论基础，也是指导金属材料热加工技术，如铸、锻、焊和热处理等工艺的重要依据。 四条横线 1）ACD线 液相线，此线上方均为液态。 2）AECF线 固相线，此线下方均为固态。 3）PSK线（723℃）共析转变线（又称A1线），奥氏体转变为珠光体。 4）ECF线（1148℃）共晶转变线，共晶产物为莱氏体。 三条垂直虚线 5）过S点的垂直虚线（共析钢），含碳量0.77%，该线左边含碳量≤0.77%，为亚共析钢，该线右边含碳量≥0.77%，为过共析钢； 6）过E点的垂直虚线，含碳量2.11%，钢与铁的分界线，即含碳量≤2.11%为钢，含碳量≥2.11%为铁； 7）过C点的垂直虚线（共晶铁），含碳量4.3%，该线左边含碳量≤4.3%，为亚共晶铁，该线右边含碳量≥4.3%，为过共晶铁。 8）ES线（又称Acm线）碳在奥氏体中的溶解度曲线。在1148℃时，碳在奥氏体中最大溶解度为2.11%，在723℃时，碳在奥氏体中的溶解度降为0.77%。多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出，称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。 9）GS线（又称A3线）是合金冷却时，奥氏体向铁素体转变的开始线。 特性点 1）A点（1538℃、含碳量为0）纯铁的熔点 2）C点（1148℃、含碳量为4.3%）共晶点 3）E点（1148℃、含碳量为2.11%）碳在奥氏体中的最大溶解度 4）S点（723℃、含碳量为0.77%）共析点。 由状态图可知，铁碳合金在凝固后，当温度变化时，组织结构也在发生变化。 1）共析钢、2）亚共析钢、3）过共析钢 含碳量对钢的力学性能的影响，碳是决定铁碳合金性能的主要元素，它主要是以渗碳体的状态存在于钢中。含碳量和渗碳体的形状、大小、分布情况和数量不同，钢的组织也不同，性能就会有很大的差异。 对于亚共析钢，当含碳量增加时，组织中珠光体数量增加而铁素体数量减少，由于珠光体组织的强度比铁素体高，所以亚共析钢的强度、硬度会随含碳量增加而增大，但塑性、韧性会略有降低。 * * 举例说明：如含碳量为0.