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1、2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-1,第二篇 金属材料及其成形技术,第三章 金属材料与热处理基础 第二节 金属学基础,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-2,1. 晶体与非晶体,晶体 原子规则排列的集合体。 固定的熔点 各向异性：不同方向的性能不同。,非晶体 原子无规则堆积的集合体。 无固定熔点 各向同性,一.金属与合金的晶体结构,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-3,2. 晶体结构的基本知识,晶格：把晶体中原子看成几何点，用平行直线连接后得 到的三维格架。 晶胞：晶格中能全面反映原子排列规律的最小单元。 晶格常数：晶胞的棱边长度。,2
2、019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-4,(1) 体心立方晶格,单位晶胞原子数：2个。 最近原子间距 体心与顶角之间： a 3 / 2。 原子半径：r = a 3 / 4。 常见金属有 ：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等。,3. 常见金属的晶格类型,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-5,(2) 面心立方晶格,单位晶胞原子数：4个。 最近原子间距 面心与顶角之间： a 2 / 2。 原子半径：r = a 2 / 4。 常见金属有：-Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pb等。,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-6,(3) 密排六方晶格,单位
3、晶胞原子数：6个。 最近原子间距 相邻顶角之间： a。 原子半径：r = a / 2。 常见金属有：Mg、Zn、Cd、Be等。,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-7,4. 合金的晶体结构,合金：由两种或两种以上金属，或金属与非金属组成，具 有金属性质的物质。 组元：组成合金的基本物质。 相：结构相同，成分相近，与其它部分有界面分开的部分。 单相合金：固态下由一个固相组成的合金。 多相合金：固态下由两个以上固相组成的合金。 组织：相的聚合体（形态）。 （单相组织，多相组织）,(1) 合金相的基本概念,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-8,(2) 合金的相,
4、合金在固态下的相结构 固溶体和金属化合物 （2类） 固溶体 一种元素的原子溶入另一种元素中形成的合金相。 保持原晶体结构的元素 溶剂 失去原晶体结构的元素 溶质 浓度 溶解度,有限固溶体：溶解度有一定限度 有限互溶 无限固溶体：溶解度无一定限度 无限互溶,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-9,固溶体的分类,置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙中,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-10,固溶体的力学性能,溶质溶入固溶体，导致晶格畸变，引起强度和硬度升高。 固溶强化,固溶体的力学性能比纯金属更高,2019/7/1
5、1,第三章 第二节 金属学基础,12-11,金属化合物,特征： 有金属性质； 晶体结构不同于任何组元； 成分固定或小有变化， 有一定成分比例，可用分子式表示。 性能：硬，脆，熔点高。,当金属化合物以细小颗粒均布于固溶体上，可使合金的 强度，硬度，耐磨性 弥散强化。 （第二相强化）,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-12,二.纯金属的结晶与同素异构转变,1.纯金属的结晶过程 液态 固态 （原子无规则排列） （原子有规则排列）,T0,平衡结晶温度 = 熔点,热分析法,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-13,过冷现象,过冷：实际结晶温度 T1 总是低于平衡结晶
6、温度 T0 的现象。 （理论）,过冷度 T = T0 - T1 冷速 T 结晶的必要条件：过冷 （结晶的动力）,放出的结晶潜热 = 散失的热量,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-14,结晶规律：结晶过程是晶核不断形成和长大的过程。,结晶过程,液体中瞬时有许多规则排列的原子团，时聚时散。,形核,晶核长大,不断生成新晶核,长大,相碰,晶粒,多晶体,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-15,2.纯铁的结晶过程,-Fe-Fe-Fe 固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。 同素异构转变,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-16,三.铁碳合
7、金,铁素体 F：碳在-Fe中的间隙固溶体。 体心立方，b, HB, , k,铁磁性。 奥氏体 A：碳在-Fe中的间隙固溶体。 面心立方，HB, , 顺磁性。 渗碳体 Fe3C : Fe与C的间隙化合物。 复杂晶格，硬而脆，几乎无塑性，230以下铁磁性。,1.铁碳合金的基本组织和性能,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-17,珠光体 P：F与 Fe3C 的机械混合物。 成分：0.77%C 性能：适中，介于 F 和 Fe3C 之间。 形态：层片状，粒状。,莱氏体 Ld：A 与 Fe3C 的机械混合物。 成分：4.3%C 性能：硬而脆 形态：点状、短条状 A、分布于 Fe3C 基体
8、上。,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-18,铁碳合金相图,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-19,2.铁碳合金相图分析,相区：5个单相区，7个两相区，2条三相水平线。 二个主要转变： （1）共晶转变,LC,AE + Fe3C,1148,莱氏体Ld,共晶转变,Ld 降温到 727时，A P，因此：Ld (A+Fe3C) Ld (P+Fe3C) 。 低温莱氏体 Ld ：P 和 Fe3C 的机械混合物。,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-20,（2）共析转变,共析转变,AS,FP + Fe3C,727,珠光体 P,2019/7/11,第三
9、章 第二节 金属学基础,12-21,铁碳合金分类,工业纯铁 0.0218%C 钢 0.0218 2.11%C 亚共析钢 0.0218 0.77%C 共析钢 0.77%C 过共析钢 0.77 2.11%C 白口铸铁（生铁） 2.11 6.69%C 亚共晶白口铸铁 2.11 4.3%C 共晶白口铸铁 4.3%C 过共晶白口铸铁 4.3 6.69%C,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-22,3.室温下含碳量与相和组织的关系,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-23,4.含碳量与力学性能的关系,随C% Fe3C%， F% 。,由于Fe3C是硬质点， F 是软质点， b, HB,k, , 耐磨性。,当Fe3C以网状分布时， 脆性。 当C%0.9%时，随C% ， b 。,2019/7/11,第三章 第二节 金属学基础,12-24,谢谢使用本课件 多提宝贵意见和建议,
