1、內(nèi)容三、金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶內(nèi)容三、金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶內(nèi)容四、鐵碳合金的組織內(nèi)容四、鐵碳合金的組織內(nèi)容五內(nèi)容五 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖一、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)一、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)晶晶 格格：用以描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架晶晶 胞胞：能完全反映晶格特征的最小幾何單元晶格常數(shù)晶格常數(shù)：描述晶胞的大小及形狀 內(nèi)容三、內(nèi)容三、 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變異晶轉(zhuǎn)變 1. 1.體心立方晶格體心立方晶格（body-center cubic lattice）典型金屬：典型金屬：Gr MO V W Fe Fe有原子數(shù)目：有原子數(shù)目：2個(gè)個(gè)2. 2.面心立方晶格面心立方晶格 （ face-

2、center cubic lattice ）典型金屬：典型金屬：Cu Ag Ni Fe 有原子數(shù)目：有原子數(shù)目：4個(gè)個(gè)3.密排六方晶格典型金屬：典型金屬：CU Ag Ni Mg有原子數(shù)目：有原子數(shù)目：6個(gè)個(gè)二、金屬的結(jié)晶二、金屬的結(jié)晶凝固凝固 ( coagulation ) 物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程結(jié)晶結(jié)晶 ( crystal )* * 晶體物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程晶體物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程* * 物質(zhì)中的原子由物質(zhì)中的原子由近程有序近程有序排列向排列向遠(yuǎn)程有序遠(yuǎn)程有序排列的過程排列的過程To理論冷卻曲線理論冷卻曲線結(jié)晶平臺結(jié)晶平臺(是由結(jié)晶潛熱導(dǎo)致是由結(jié)晶潛

3、熱導(dǎo)致)時(shí)間溫度Tn實(shí)際冷卻曲線實(shí)際冷卻曲線 過冷現(xiàn)象過冷現(xiàn)象 ( supercooling ) 過冷度過冷度 ( degree of supercooling ) T = T0 Tn 過冷是結(jié)晶的必要條件，冷卻速度過冷是結(jié)晶的必要條件，冷卻速度愈快，過冷度愈大愈快，過冷度愈大過冷現(xiàn)象與過冷度過冷現(xiàn)象與過冷度v提高冷卻速度提高冷卻速度N Nv變質(zhì)處理變質(zhì)處理v機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等細(xì)化晶粒的途徑細(xì)化晶粒的途徑晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小T TV V冷冷晶粒粗細(xì)對材料力學(xué)性能的影響：晶粒粗細(xì)對材料力學(xué)性能的影響： 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性和韌性也越好晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越

4、高，塑性和韌性也越好三、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)⒓冭F的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)溫室溫-Fe-Fe-Fe體心立方體心立方面心立方面心立方體心立方體心立方同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨著溫度金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象化的現(xiàn)象同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義可以用熱處理的方法即可可以用熱處理的方法即可通過加熱、保溫、冷卻來通過加熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，從而達(dá)改變材料的組織，從而達(dá)到改善材料性能的目的到改善材料性能的目的合金：合金：由由兩種或兩種以上兩種或兩種以上的元素通過的元素通過熔煉熔煉后所后所獲得的新的物質(zhì)仍然具有獲

5、得的新的物質(zhì)仍然具有金屬特性金屬特性組元：組元：組成合金的基本元素組成合金的基本元素 相：相： 成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部分有界成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部分有界面分開的均勻組成部分面分開的均勻組成部分組織：組織：用肉眼可直接觀察的，或用放大鏡、顯用肉眼可直接觀察的，或用放大鏡、顯微鏡分辨和材料內(nèi)部微觀形貌圖象微鏡分辨和材料內(nèi)部微觀形貌圖象例如：例如：單一的液相、單一的固相單一的液相、單一的固相 液相、固相兩相共存液相、固相兩相共存內(nèi)容四內(nèi)容四 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 固溶體：固溶體： 由兩種組元相互溶解后組成仍保持其中某一由兩種組元相互溶解后組成仍保持其中某一組元晶格類型的新

6、物質(zhì)組元晶格類型的新物質(zhì)置換固溶體：置換固溶體：溶質(zhì)原子部分取代溶劑晶格上的原子溶質(zhì)原子部分取代溶劑晶格上的原子 隨著溶質(zhì)原子的增加，晶格畸變后的固溶體強(qiáng)度、隨著溶質(zhì)原子的增加，晶格畸變后的固溶體強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，稱硬度升高的現(xiàn)象，稱固深強(qiáng)化固深強(qiáng)化。如：純鐵與鋼如：純鐵與鋼例如：例如：C溶入溶入-Fe所形成的鐵素體所形成的鐵素體F C溶入溶入-Fe 所形成的所形成的奧氏體奧氏體A間隙固溶體：間隙固溶體：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格之中形成的固溶體。溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格之中形成的固溶體。只能形成有限固溶體只能形成有限固溶體珠光體珠光體P：奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變

7、所形成的鐵素體與滲碳體的共析體共析體(P) ，機(jī)械混合物，機(jī)械混合物 常溫組織常溫組織 鐵素體鐵素體F：碳碳溶解在溶解在-Fe中的間隙固溶中的間隙固溶(F) 常溫組織常溫組織最大含碳量最大含碳量0.0218% 塑性塑性(=4550%)、韌性好，強(qiáng)度、硬度低、韌性好，強(qiáng)度、硬度低奧氏體奧氏體A：碳溶解在碳溶解在-Fe中的間隙固溶體中的間隙固溶體(A) 高溫組織高溫組織最大含碳量最大含碳量2.11% 塑性好塑性好滲碳體滲碳體Fe3C ：鐵與碳形成的鐵與碳形成的金屬化合物金屬化合物(Fe3C) 常溫組織常溫組織 最大含碳量最大含碳量6.69% 硬度很高硬度很高(HBW=800)，塑性、韌性幾乎為零，

8、塑性、韌性幾乎為零萊氏體萊氏體Ld：液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體與液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體與滲碳體的共晶體滲碳體的共晶體(Ld) 高溫組織：高溫組織：A+Fe3C =Ld 常溫組織常溫組織 :P+Fe3C=Ld最大含碳量最大含碳量4.3% 硬度高，塑性差硬度高，塑性差含碳量含碳量0.77% ， 綜合性能良好綜合性能良好內(nèi)容五內(nèi)容五 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖 滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線共析線共析點(diǎn)共析點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶線共晶線ACD線線液相線液相線AECF線線固相線固相線碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度A3線線AcmA1線線FF

9、Fe3CIIF+Fe3CLdLd鐵碳合金中的基本相及其性能鐵碳合金中的基本相及其性能 鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義 符號符號 溫度溫度t/含碳量含碳量wc%含義含義A AC CD DE EG GP PS SQ Q15381538114811481227122711481148912912727727727727室溫室溫0 04.34.36.696.692.112.110 00.020.020.770.770.00080.0008純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn) 滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度-Te -Te -Te-Te同

10、素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在鐵素體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度共析點(diǎn)共析點(diǎn)碳在鐵素體中的溶解度碳在鐵素體中的溶解度ACD線：液相線AECF線：固相線ECF線：線LdGS線：AFES線：C在A中的溶解度曲線，常以Acm表示PSK線：線P，常以A1表示PQ線：C在F中的溶解度曲線Fe-Fe3C相圖中重要的線相圖中重要的線鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類c為為2.11%6.69%的鐵碳合金，分為三種：的鐵碳合金，分為三種：共晶生鐵：共晶生鐵：c為為4.3%Ld亞共晶生鐵：亞共晶生鐵：c為為2.11%4.3%P+Fe3C+Ld過共晶生鐵：過共晶生鐵：c為為4.3%6.69%Ld+Fe3Cc小于小于0.02%的鐵碳合金的鐵碳合金F工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵鋼鋼鑄鑄(生生)鐵鐵c為為0.02%2.11%的鐵碳合金，分為三種：的鐵碳合金，分為三種：共析鋼：共析鋼：c為為0.77%P亞共析鋼：亞共析鋼：c為為0.02%0.77%F+P過共析鋼：過共析鋼：c為為0.77%2.11%P+Fe3C鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變共析鋼：共析鋼：鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變亞共析鋼：亞