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1、工程材料与热加工基础 第二章工程材料的组织结构 机械工程学院数控教研室 工程材料与热加工基础程晓宇第二节 合金的晶体结构与结晶 内容:合晶的晶体结构合金的结晶铁碳合金状态图 目的:掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺 性能的影响，为后续课程的学习做好理论知识的准备工程材料与热加工基础程晓宇一、合金的晶体结构（一）、合金的基本概念1.合金 （1）定义：由两种或两种以上的金属元素或金属元素 与非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合金 。 （2）特点：具有较高的强度、硬度以及某些优异的物 理、化学性能和工艺性能，且价格比纯金属低廉，（3）应用：比纯金属应用跟广泛2.组元 （1）定
2、义：组成合金的最基本的、独立的物质叫做 （2）性质：组元通常是纯元素，但也可以是稳定的化合 物。 （3）应用：根据组成合金组元数目的多少，合金可以分 为二元合金、三元合金和多元合金。工程材料与热加工基础程晓宇一、合金的晶体结构3.合金系 （1）定义：由若干给定组元以不同配比可配制出一系列 不同成分、不同性能的合金，构成了一个合金系列，简 称合金系。 （2）举例：铁-碳合金系 4.相 （1）定义：指金属或合金中，具有同一化学成分且晶体结 构相同及聚集状态相同的均匀部分叫做相。 （2）性质：合金中相与相之间有明显的界面。 （3）分类：液态合金通常都为单相液体。固态下，由一个固相组成时称为单相合金，
3、 由两个以上固相组成时称为多相合金。工程材料与热加工基础程晓宇一、合金的晶体结构5.组织 （1）定义：泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸 及分布方式不同的一种或多种相构成的总体。 （2）种类：宏观组织显微组织（微观组织） （3）性质： （4）作用： 合金的性能一般都是由组成合金的各相成 分、结构、形态、性能和各相的组合情况组织所 决定的。工程材料与热加工基础程晓宇（二）、合金的晶体结构 由于组组元间间相互作用不同，固态态合金的晶体结结构 可分为为固溶体和金属化合物两大类类。1、固溶体合金在固态下，组元间能够互相溶解而形成的均匀 相称为固溶体。工程材料与热加工基础程晓宇不管溶质原子处于溶剂原子
4、的间隙中或者代替了溶 剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗 力增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通 过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬 度升高的现象，称为固溶强化。工程材料与热加工基础程晓宇固溶强化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。实践 表明，适当控制固溶体中的溶质含量，可以在显显著提高金属材料 的强度、硬度的同时时，仍能保持良好的塑性和韧韧性。因此，对综对综 合力学性能要求较较高的结结构材料，都是以固溶体为为基体的合金。2、金属化合物金属化合物的晶格类型与形成化合物各组元的晶格类型完全不 同，一般可用化学分子式表示。钢中渗碳体（Fe3C）是由铁原子 和碳原子
5、所组成的金属化合物，它具有复杂的晶格形式。金属化合物的性能不同于任一组元，其溶点一般较高、硬而脆 。当它呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度 、硬度和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。金属化合 物在合金中常作为强化相存在，它是许多合金钢、有色金属和硬 质合金的重要组成相。绝绝大多数合金的组织组织 都是固溶体与少量金属化合物组组成的混 合物，其性质质取决于固溶体与金属化合物的数量、大小、形态态和 分布状况。 工程材料与热加工基础程晓宇（一）基础知识1.合金相图 （1）定义（2）性质2.平衡 （1）定义（2）性质（3）应用3.二元合金相图 （1）表示（2）作用（3）注意二、 合金的结晶工程材料与热加工基础程晓宇abab : 液相线 ab : 固相线LL+SSL : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区AB温度（二）相图的表示工程材料与热加工基础程晓宇TLTSTnbacABabLS温度工程材料与热加工基础程晓宇（三）相图的建立名称A金属B金属 晶格类类型bccbcc 熔点高低 合金1100%0% 合金290%10% 合金380%20% . 合金920%80% 合金1010%90% 合金110%100%工程材料与热加工基础程晓宇热 分 析 法工程材料与热加工基础程晓宇相图的建立时间温度90 705030AB温度A温度B温度工程材料与热加工基础程晓宇
