金属材料与热处理完整ppt课件

.,1,第一章金属的晶体结构与结晶,金属的特性和金属键；晶体与非晶体；金属晶体结构是决定性能的内在基本因素之一；实际晶体中晶体缺陷普遍存在，对金属的许多性质，尤其是力学性能有着重大的影响；纯金属结晶过程；晶粒细化对提高金属材料力学性能的显著作用，凝固时细化晶粒的途径和方法。,.,2,金属金属键结合。具有正的电阻温度系数、导电性和导热性、延展性和金属光泽。固体:晶体和非晶体。绝大多数金属与合金都是晶体。晶体：原子在空间呈有规则的周期性重复排列。,.,3,金属原子间的键合特点,金属键,共有价电子电子云键无方向性和饱和性,.,4,.,5,晶体与非晶体最本质的区别在于：（1）晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列，而非晶体中这些质点是无规则堆积在一起的。天然晶体的外形对称性。（2）晶体具有明显、固定的熔点。如铁的熔点为1538，铜的熔点为1083。（3）晶体有各向异性。金属是晶体，晶体学理论研究金属的内部结构。,.,6,.,7,.,8,.,9,.,10,.,11,一、晶体学简介1晶体结构模型理想晶体中，原子规则排列，原子在空间周期性地重复，每个原子具有相同的环境。假设：原子为固定不动的刚性小球。,.,12,2、晶格、空间点阵、晶胞将原子、离子等抽象为几何的点。空间点阵：几何点(原子)在空间排列的阵列。晶格：几何点(原子)排列的空间格架。晶胞：晶格中体积最小，对称性最高的平行六面体。是能代表原子排列形式特征的最小几何单元。点阵参数：点阵常数a,b,c；棱间夹角,。,.,13,P,晶胞在三维空间的重复排列，构成点阵。,.,14,.,15,布拉菲在1948年根据“每个阵点环境相同”的要求，用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，称为布拉菲点阵，分属7个晶系。,二、金属晶体典型结构,.,16,.,17,三种典型晶体结构,体心立方,面心立方,密排六方,.,18,晶胞中所含原子数晶胞中所含原子数是指一个晶胞内真正包含的原子数目。,配位数是指在晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。致密度是指晶胞中原子所占体积分数，即K=nv/V。式中，n为晶胞所含原子数、v为单个原子体积、V为晶胞体积。,原子半径原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的一半。,.,19,体心立方晶格参数,Cr、V、Mo、W和-Fe等30多种,1.2金属晶体典型结构,.,20,体心立方晶格参数,1.2金属晶体典型结构,.,21,体心立方晶格参数,1.2金属晶体典型结构,.,22,bcc晶体结构特征分析：1、点阵参数a=b=c=902、晶胞中原子数=1+81/8=23、原子半径r=3/4a4、8配位数越大，原子排列越紧密。,.,23,5、致密度=晶胞中所含原子占体积的总和/晶胞体积=nV原子/V晶胞,.,24,面心立方晶格参数,Al、Cu、Ni和-Fe等约20种,1.2金属晶体典型结构,.,25,面心立方晶格参数,1.2金属晶体典型结构,.,26,面心立方晶格参数,1.2金属晶体典型结构,.,27,.,28,a,.,29,fcc晶体结构特征：1点阵参数：a=b=c=2晶胞原子数：N=3+1=43原子半径r=2a/44配位数=125致密度=nv/V=(43r3/4)/a3=0.74Fe(9121394)、Cu、Ni、Al、Ag等,.,30,.,31,(三)密排六方结构金属有：Zn、Mg、Be、-Ti、-Co等晶体结构特征：1、点阵参数：a1=a2=a3=a，1=2=3=1200平面轴X1、X2、X3和Z轴的夹角=9OOZ轴的单位长度=c，一般用a、c两个量来度量。2、晶胞原子数N=Ni+Nf/2+Nc/6=3+2/2+12/6=63、原子半径：当c/a=1.633时，三层原子紧挨着，此时d=a，r=a/2。4、配位数=125、致密度=0.74,.,32,Z,X1,X2,X3,.,33,.,34,金属中常见的三种晶体结构特征小结（P5）,.,35,四、晶向指数和晶面指数晶向在晶体点阵中，由阵点组成的任一直线，代表着晶体空间内的一个方向，称为晶向。晶面在晶体点阵中，由阵点所组成的任一平面，代表着晶体的原子平面，称为晶面。1晶向指数晶向指数用数字符号定量地表示晶向，这种数字符号称为晶向指数。,.,36,晶向指数的标定方法：(1)确定坐标系，对立方晶系选用三轴直角坐标系，X、Y、Z轴互相垂直，以晶格常数a、b、c作为三个轴的单位长度。(2)以晶向上的任一原子作为坐标原点，找出该晶向上另一原子的坐标值，并化为最小整数。(或者从座标原点引一条平行于待测晶向的直线)(3)uvw,.,37,晶向族同一种晶体结构中空间位向不同，但原子排列情况相同的一系列晶向。：100、010、001、100、010001。：110、101、011、110、101、0112晶面指数用数字符号定量地表示晶面,.,38,晶面指数标定方法(1)以晶胞的三条互相垂直的棱边为座标轴X、Y、Z，坐标原点0应位于待定晶面之外。(2)以晶格常数为单位求出待定晶面在各轴上的截距。(3)取各截距的倒数，最小整数化，(hkl),晶面族晶面指数的数字相同，但排列顺序不同的一系列晶面。原子排列完全相同。用hkl表示。如在立方晶系中：100晶面族包括(100)、(010)、(001)、(100)、(010)、(001)。111晶面族包括(111)、(111)、(111)、(111)、(111)、(111)、(111).(111),.,39,.,40,.,41,晶面及晶向的原子密度不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列紧密程度是不一样的。下页的两个表给出了体心立方晶格和面心立方晶格中各主要晶面、晶向上的原子排列方式和紧密程度。,.,42,.,43,.,44,五、晶体的同素异构转变(多晶型性转变)金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象称之为同素异构转变。（温度、压力）如Fe晶体，室温912，体心立方，-Fe，9121394，面心立方，-Fe，1394熔点1538，体心立方，-Fe。Fe,Mn,Ti,Co等少数金属具有同素异构转变。性能随之变化。,.,45,六、晶体的各向异性不同晶面和晶向上原子密度不同，原子间距离不同，结合力不同晶体在不同方向上的力学、物理和化学性能有所差异各向异性。-Fe单晶体，密排方向111的弹性模量E=290,000MN/m2，而非密排方向100的E=135,000MN/m2。,.,46,七、多晶体的伪各向同性如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。伪各向异性。,.,47,2晶体缺陷,原子的不规则排列产生晶体缺陷。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中具有重要作用。点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、异类原子等。线缺陷：在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。面缺陷：在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。,理想晶体：是指晶体中原子严格地成，完全规则和完整的排列，在每个晶格结点上都有原子排列而成的晶体。如理想晶胞在三维空间重复堆砌就构成理想的单晶体。实际晶体：多晶体+晶体缺陷晶体缺陷：是晶体内部存在的一些原子排列不规则和不完整的微观区域，按其几何尺寸特征，可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。,.,48,3.1点缺陷,一、点缺陷的类型（1）空位：肖脱基空位离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。弗兰克尔空位离位原子进入晶体间隙。（2）间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。（3）置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。,.,49,二、线缺陷位错：两维尺寸很小，一维尺寸大的原子不规则排列一列或若干列原子有规律的错排现象。,刃型位错：(1)有一额外半原子面；(2)位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道。,.,50,.,51,螺型位错,混合位错,.,52,.,53,2位错密度和金属材料强度的关系,(1)位错在晶体中存在形态位错网络，密度高时互相缠绕，形成位错缠结。(2)位错密度单位体积包含的位错总长度=L/V退火软化金属中=10101012m-2冷变形金属中=10151016m-2。,.,54,(3)金属强度和位错的关系金属铁须晶(直径1.6m)：13400MPa，退火工业纯铁：300MPa，强化处理合金钢：2000MPa。,.,55,三面缺陷两维尺寸很大,第三向尺寸很小类型：晶体表面、晶界、亚晶界、层错、相界晶界：小角度晶界相邻晶粒的位向差小于10的晶界。基本上由位错构成。大角度晶界相邻晶粒的位向差大于10的晶界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。,.,56,亚晶界：晶粒内部位向差小于1的亚结构，也称为亚晶粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。,亚晶界,.,57,相界：不同结构的晶粒之间的界面界面结构类型:共格界面,半共格,非共格,.,58,3金属的结晶与铸锭本章学习要点：形核条件结晶过程及结晶的微观机理影响铸造中晶粒大小的因素及控制结晶后的组织特征,.,59,.,60,一金属结晶现象1热力学条件热力学系统转变的方向和限度转变的可能性热力学第二定律：在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。G=G(转变后)G(转变前)0只有存在T时，才能保证Gh.c.p,.,99,（二）孪生晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（孪生面）产生一定角度的切变。,.,100,.,101,三多晶体的塑性变形,多晶体塑性变形特点单个晶粒与单晶体一致；各晶粒的变形具不同时性：分批、逐次。原因：取向不同。变形具不均匀性:晶粒内部与边界；晶粒之间,.,102,多晶体变形抗(阻)力单晶体晶界阻碍位错运动；位向差晶粒之间须协调意义：晶界强化,.,103,2塑性变形对金属组织和性能的影响,一塑性变形对组织结构影响1晶粒变形：等轴状拉长纤维组织、带状组织性能各向异性,2亚结构的细化铸态d=10-2cm；塑变后d=10-410-6cm原因：位错受阻后塞积、缠结亚晶界晶粒分化为许多位向略有差异的小晶块变形中的晶粒碎化,晶格较完整的亚晶块,严重畸变区,.,104,3产生形变织构,定义：金属塑性变形到很大程度（70%）时，晶粒发生转动，各晶粒的位向趋于一致，这种有序化的结构。,.,105,织构造成性能各向异性，变形不均匀，产品产生“制耳”现象。,.,106,二塑性变形对金属性能的影响,1加工硬化定义：随变形度增大，金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象。,.,107,原因：位错增殖理论。意义：1.强化手段形变强化；2.有利于塑性变形均匀进行。3.有利于金属构件的工作安全性不利：再变形难；解决办法：冷加工之间的再结晶退火,s,位错,退火态(=106108cm-2),理论强度值,金属须,加工硬化态(=10111012cm-2),.,108,2产生残余应力,第一类内应力宏观内应力工件不同部位第二类内应力微观内应力晶粒之间或内部不同区域第三类内应力点阵畸变(位错、空位)。,1%；变形,910%；应力集中，裂纹,残余应力消除方法：去应力退火残余应力的应用：喷丸处理提高表面强度,拉s压,压,拉,S,.,109,3性能出现方向性形变织构，70%4其它性能的影响物理：电阻，导电、导磁性化学：化学活性，耐蚀性消除：去应力退火,.,110,3金属及合金的回复与再结晶,一形变金属与合金在加热过程中的变化1.组织转变的原因：TAc1：相变驱动力（体积自由能）TT再T再0.4T熔；实际:+100200显微组织显著变化等轴无畸变新晶粒；亚结构：位错密度大大降低；性能显著变化：HB、；、内应力完全消除。,三、再结晶及晶粒长大,.,116,3影响T再的因素,T熔：T熔，T再如：Fe:1538450;Pb(Sn):300(200)0;W:330011001200原因：原子间结合力强，难扩散纯度：纯度，杂质%，T再变形程度：变形程度，T再原因：储存能，驱动力,.,117,（二）晶粒长大,随T，t，晶粒长大1驱动力：界面能2长大方式：“大吃小”；晶界拉直:120，近六边形（直晶界最稳定，自发过程）。,120,120,120,.,118,.,119,（三）影响再结晶晶粒度的因素,（1）加热温度：T，d原因：原子扩散能力强、晶界易迁移,.,120,（2）预先变形量：均匀度=1090%：,d=210%：异常长大90%：异常长大原因：驱动力因素形核因素形变织构因素二次再结晶：形变量很大时(9095%)或在较高温度下某些晶粒的异常长大过程。避开临界变形量（210%）,.,121,（3）合金元素、杂质及第二相质点均阻碍晶界运动细化；分布愈弥散、细小、量多细化效果好,（四）再结晶退火目的：中间退火：消除加工硬化；冷拔铁铬铝电阻丝生产中：氢气保护再结晶退火无相变金属的细晶强化（如Al、Cu等）：冷塑变+再结晶退火细化的再结晶晶粒,.,122,四、金属的热加工,（1）热加工与冷加工区别（2）热加工对组织与性能影响a.金属热加工与冷加工的概念热加工：TT在；冷加工：TT在；冷热加工的相对性例：W在1000非热加工；Sn、Pb在室温为热加工；,.,123,b.热加工对组织、性能的影响,钢材的热锻与热轧1消除铸态组织缺陷：（1）气孔、疏松、微裂纹的焊合；宏观组织致密化；（2）破碎粗大的铸态晶粒；再结晶过程晶粒细化；（3）减轻枝晶偏析实际热加工温度远高于再结晶温度成分均匀化塑韧性，热加工组织优于铸态,.,124,2改善第二相、夹杂的分布纤维组织（流线）：铸态组织的枝晶偏析、夹杂物分布沿加工方向细碎延伸形成的组织。使流线与力性方向分布合理,.,125,3缺陷：存在带状组织与纤维组织带状组织：复相合金中各个相沿热加工方向交替呈带或层状组织。比较纤维组织：区域偏析(成分偏析、夹杂物分布)沿加工方向延伸形成的组织。力性的各向异性,.,126,第三章二元合金的相结构与相图组元：组成材料最基本的、独立的物质，简称元。组元可以是纯元素，如金属元素Cu、Ni、Al、Ti、Fe等，以及非金属元素C、N、B、O等；也可以是化合物如A1203、SiO2、Zr02、TiC、BN、Ti02等。材料可由单一组元组成，如纯金属、A1203晶体等，也可以由多种组元组成，如Al-Cu-Mg金属材料、MgO-A1203-SiO2系陶瓷材料。,.,127,合金：是指由两种或两种以上的金属、或金属与非金属经熔炼或用其他方法制成的具有金属特性的物质。例如:应用最为广泛的铁和碳组成的合金、铜和锌组成的铜合金等。由于合金的强度高以及其他的性能特点，所以在工业上得到广泛地应用。由两个组元组成的合金，称为二元合金。三个组元组成的合金称为三元合金，依此类推。,.,128,相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。材料的性能与各组成相的性质、形态、数量直接相关。不同的相具有不同的晶体结构，虽然相的种类极为繁多，但根据相的结构特点可以归纳为两大类：固溶体与中间相。,.,129,1合金的相结构一、相的分类（一）固溶体合金的组元之间以不同的比例相互混合，量多的称作溶剂，量少的称作溶质。溶质组元加入到溶剂组元的晶格中，而不改变溶剂的晶体结构类型而形成的合金相称之为固溶体。（二）金属化合物定义：溶质组元加入到溶剂组元中，改变了溶剂的晶体结构类型，而形成一种新结构的合金相。,.,130,二合金的相结构（一）固溶体工业上的金属材料，绝大部分是以固溶体为基体的。?1、固溶体的分类*按溶质原子在晶格中所占的位置分类（1）置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格结点所形成的固溶体。（2）间隙固溶体溶质原子填入溶剂晶格的空隙位置所形成的固溶体。,.,131,*按固溶度分类（1）有限固溶体（2）无限固溶体,*按溶质原子与溶剂原子的相对分布分类（1）无序固溶体（2）有序固溶体,置换固溶体间隙固溶体,.,132,2置换固溶体及影响因素置换固溶体中溶质与溶剂可以有限固溶，也可以无限互溶，如铜与镍可无限互溶，锌在铜中最大溶解度为39%，铅几乎不溶解于铜。其溶解度与以下几个因素有关：（1）原子尺寸因素原因：当溶质原子进入溶剂晶格后，原子半径的不同引起溶剂晶格的点阵畸变，固溶体能量升高，升高的能量叫畸变能。r=rA-rB/rA.r越大，一个溶质原子引起的点阵畸变能也就越大，溶质原子能溶入溶剂中的数量便越少，固溶体的溶解度就愈小；相反，当r较小时，可获得较大固溶度的固溶体，如果其他条件有利甚至还可以形成无限固溶体。,.,133,(2)晶体结构因素组元间晶体结构相同时，固溶度一般都较大，而且有可能形成无限固溶体。若组元间晶体结构不同，便只能形成有限固溶体。,.,134,（3）电子浓度因素电子浓度指合金晶体中的价电子数与原子数之比C电子=VA（100-w）+VBw/100VA、VB分别为溶剂和溶质的原子价w为固溶体中溶质B的原子百分数。根据能带理论，在一定的金属晶体结构的单位体积中，能容纳的价电子数（自由电子数）是有一定限度的，超过这个限度，会引起能量升高，结构不稳定。面心立方固溶体的极限电子浓度为1.36；体心立方固溶体极限电子浓度为1.48。如二价锌在铜中的最大溶解度为38%，三价的镓为20%，四价的锗为12%，五价的砷为7%。,.,135,.,136,（4）电负性差因素两元素间电负性差越小，则越易形成固溶体，而且所形成的固溶体的溶解度也就越大；随两元素间电负性差增大，固溶度减小，当溶质与溶剂的电负性差很大时，往往形成比较稳定的金属化合物。综上所述，尺寸因素，电负性差、电子浓度及晶体结构是影响固溶体溶解度的四个主要因素，当此四个因素均有利时，有可能形成无限固溶体。这四个因素并非相互独立，其统一理论是金属及合金的电子理论。,.,137,.,138,3间隙固溶体只有原子半径接近于溶剂晶格某些间隙半径的溶质原子，才有可能进入溶剂晶格的间隙中而形成间隙固溶体。这些溶质原子通常都是一些原子半径小于0.1nm的非金属元素，如氢（0.046nm）、氧（0.061nm）、氮（0.071nm）、碳（0.077nm），硼（0.097nm）。而溶剂元素则都是过渡族元素。尽管溶质原子的半径很小，但仍较溶剂的晶格间隙大，当它们溶入溶剂晶格的间隙时，都会使溶剂晶格产生畸变，点阵常数增大，畸变能升高。间隙固溶体只能是有限固溶体，它们的溶解度都很小。,.,139,.,140,4固溶体的特点虽然固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但由于第二组元的加入，与纯组元相比，结构还是发生了变化,无论是置换固溶体还是间隙固溶体，均能引起固溶体的硬度、强度升高、溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，溶质原子的浓度越高，其强化效果就越大。这种由于溶质原子的固溶而引起的强化效应，称为固溶强化。,.,141,(二)、金属化合物不同元素之间所形成的中间相往往在晶体结构、结合键等方面都不相同，由于中间相具有一定的金属性，所以亦称为金属化合物。1正常价化合物成分固定不变，可用化学式表示。如Mg2Si、Mg2Sn、MgS、MnS等。具有较高的硬度，脆性较大。常作为有色金属的强化相。2电子化合物不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度的比值形成的化合物。电子浓度不同，化合物的晶格类型也不同。,.,142,.,143,3尺寸因素化合物过渡族元素和原子半径较小的氢、氮、碳、硼组成。r非/r金0.59时，复杂晶体结构的化合物，间隙化合物。(1)间隙相性能特点：极高的熔点和硬度。用途：硬质合金和高硬度工模具的重要组织组成。(2)间隙化合物如钢中的Fe3C、Cr23C6、Fe3W3C等。性能特点：很高的熔点和硬度，但不如间隙相用途：钢中的重要强化相。,.,144,.,145,.,146,2二元合金相图的建立相图:是描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的一种图解。相律是描述材料在不同条件下相平衡状态所遵循的法规，是理解、分析相图十分重要的理论依据。f=c-p+21,.,147,相变：相与相之间的转变；固态相变：固态下相与相之间的转变；相平衡与平衡相：如果系统中，在一定的外界条件下（温度、压力），各相经历很长时间都不互相转化，则各相处于平衡状态，称之为相平衡；这时的相就叫在这种条件下的平衡相。,.,148,一、二元相图的表示方法在常压下，用直角坐标系，横座标表示合金成分，纵座标表示温度。图中任意一点标为表象点。,.,149,二元相图的成分表示方法（1）成分的表示方法材料的成分是指材料各组元在材料中所占的数量。此数量可以用质量分数或摩尔分数表示。如果没有特别说明，通常是指质量分数。两者间可按下式进行换算（以二元系为例）：,.,150,二、相图的建立,时间,温度,温度,成分,热分析法建立Cu-Ni相图,固相线,液相线,.,151,三、杠杆定律在二元相图的两相区，可以用杠杆定律确定各相的相对含量。証明:设合金的总质量为1液相的质量为WL，固相的质量为W则:WL+W=1另:WLCL+WC=1C由以上两式可以得出,.,152,.,153,3匀晶相图1定义：两组元在液态和固态均无限互溶的二元合金相图。如CuNi、AgAu、CrMo、MoW等合金系2相图分析,.,154,.,155,3.枝晶偏析现象：枝晶内部化学成分不均匀原因：冷却过程非无限缓慢，扩散不完全枝晶内部中心区域与边部区域化学成分不均匀称之为枝晶偏析,.,156,4二元共晶相图1定义：两组元在液态无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图称为二元共晶相图。例如：PbSn、PbSb、AgCu、PbBi等合金系相图都是二元共晶相图。,共晶转变式：LEM+N,.,157,Pb,Sn,Sn%,T,C,液相线,L,固相线,+,L+,L+,固溶线,固溶线,共晶相图,A,B,E,M,N,F,G,2.共晶相图简介,.,158,共晶相图,Pb,Sn,T,C,L,+,L+,L+,共晶反应线表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。,c,e,共晶点表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。,LEM+N,A,B,E,M,N,F,G,.,159,共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。,共晶转变要点须知,共晶相图,.,160,3合金结晶过程,.,161,.,162,5包晶相图1定义：两组元在液态无限溶解，在固态相互有限溶解，并发生包晶转变的二元合金系相图。PtAg、SnSb、CuSn、CuZn系等。包晶转变式：L+,.,163,.,164,3合金结晶过程,.,165,.,166,共析转变：(+)共析体,A,B,T,C,+,+,+,c,e,d,L+,L,6共析相图,.,167,共晶反应、包晶反应、共析反应图型与反应式比较,.,168,四相图与合金性能之间的关系（一）机械性能和物理性能,.,169,（二）铸造性能,铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大，铸造性越差。共晶体铸造性最好其它工艺性能：压力加工性能切削加工性能,.,170,1纯铁、铁碳合金铁碳合金应用最广泛的合金一、铁碳合金中的基本相和基本组织(一)纯铁冷却中晶体结构变化FeFeFebccfccbcc,第四章铁碳合金,.,171,.,172,（二）铁碳合金中的基本相和基本组织,1基本组元：Fe、C2基本相：铁素体()：C在BCCFe中的固溶体；奥氏体()：C在FCCFe中的固溶体；渗碳体(Fe3C)：Fe与C形成的金属化合物。,良好塑韧性钢中基体相,硬、脆钢中强化相,.,173,3组织,Fe-C合金成分范围宽，相构成只三个，但性能差别大，原因：相之间具体组合方式不同，或单相或混合相存在不同组织，不同的组织结构对Fe-C合金的机械性能有重要影响。,.,174,.,175,J点包晶点14950.17%CC点共晶点11484.3%CS点共析点7270.77%CE点的最大溶碳量2.11%CP点的最大溶碳量0.0218%C,.,176,1.铁碳合金的平衡结晶过程及组织铁碳合金分类工业纯铁Wc0.0218钢含碳量Wc2.11铸铁含碳量Wc2.11根据组织特征，将铁碳合金分为七种类型：（1）工业纯铁Wc0.0218（2）共析钢Wc=0.77（3）亚共析钢Wc=0.02180.77（4）过共析钢Wc=0.772.11（5）共晶白口铁Wc=4.3（6）亚共晶白口铁Wc=2.114.3（7）过共晶白口铁Wc=4.306.69,.,177,.,178,工业纯铁的室温组织,.,179,.,180,计算珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量？,2.11,4.3,0.77,1148,727,P点0.0218,6.69,K,WF=SK/PK=(6.690.77)/(6.690.0008100%=88%WFe3C=188%=12%,.,181,.,182,.,183,计算WC=0.4%钢中的组织组成物先共析F和P的含量？,WF先=(0.770.40)/(0.770.0218)100%=49.5%WP=149.5%=50.5%,计算相组成物铁素体和Fe3C的含量？,WF=(6.690.40)/(6.690.0218)100%=94.3%WFe3C=194.3%=5.7%,.,184,过共析钢相构成：F+Fe3C组织构成：Fe3C+P,.,185,.,186,(A+Fe3C+Fe3C)=Ld,(P+Fe3C+Fe3C)=Ld,.,187,共晶白口铁的室温组织,.,188,K,亚共晶白口铁组织构成：P+Fe3C+Ld,.,189,亚共晶白口铁的室温组织,.,190,过共晶白口铁组织构成：Fe3C+Ld,.,191,过共晶白口铁的室温组织,.,19