金属的晶体结构和二元合金相图.ppt

第二章金属晶体结构和二元合金相图本章主要内容2.1纯金属的晶体结构及其结晶纯金属的晶体结构简单立方体的晶格与晶胞示意图根据晶胞的三条棱边是否相等、三个夹角是否相等以及是否为直角，晶体学将所有晶体分为7个晶系、14种空间点阵。称作布喇菲空间点阵，如图2所示。1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排六方晶格三、纯金属的结晶2、结晶过程晶核形成金属结晶过程示意3、晶粒大小与金属力学性能如何得到细晶粒?(1)增大过冷度:加快冷却速度，以增加晶核的数目；(2)变质处理:利用异质形核的原理，在浇注前在金属液中加入某些高熔点的物质作为结晶核心，以获得细晶粒组织，也称孕育处理。加入的物质称为变质剂，也称孕育剂；(3)附加振动:对正在结晶的金属施以机械振动、超声波振动和电磁振动，均可使树枝晶尖端破碎而增加新的核心，提高形核率，使晶粒细化。总之，用细化晶粒强化金属的方法称为细晶强化，它是强化金属材料的基本途径之一。实际结晶组织四、金属的同素异构转变金属的同素异构转变与液态金属的结晶过程类似。转变时遵循结晶的一般规律，如具有一定的转变温度。转变过程包括形核、长大两个阶段等。因此，同素异构转变也可以看作是一种结晶，有时也称为重结晶。通过同素异构转变可以使晶粒得到细化。2.2合金的结晶和二元合金相图5、组织的概念
将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光,然后用侵蚀剂侵蚀,即获得一块金相样品。在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。
组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。2024/10/31二、合金中的相
1、固溶体溶质原子溶入金属溶剂中所组成的合金。
特点：其点阵结构仍保持溶剂金属的结构，只是由于溶质原子的溶入引起晶格参数发生改变。
置换固溶体：溶质原子置换溶剂在晶格结点上的原子。
间隙固溶体：溶质原子在固溶体中处于溶剂晶体结构的间隙位置。2、金属化合物合金元素间相互作用而形成的新相。
特点：
1）其晶格类型和性能不同于任一组元；
2）一般具有更复杂的晶体结构，熔点高，硬而脆；
3）能提高合金的强度、硬度和耐磨性，但降低合金的塑性。
三、二元合金相图合金平衡相图：对合金系中不同成分含量的合金进行实验，观察其在极其缓慢加热、冷却过程中的组织变化，绘制成图，以表示合金的成分、温度、合金相之间的关系图解。
平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和相对重量不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。2024/10/312024/10/31相图的组成
(1)组元组元是组成相图的独立组成物;
(2)相界线连接具有相同转变特性的临界温度点的线称为相界线
(3)相区相图中由相界线划分出来的区域称为相区，相区表明在此范围内存在的平衡相类型和数目3、杠杆定律杠杆定律使用注意事项:4、合金平衡相图的用途2.3铁碳合金基本组织及其相图一、铁碳合金的基本组织1、铁素体(F)－Ferrite
(1)在727℃有最大溶解度，wC=0.0218%；
室温下wC=0.0008%，几乎为0。
(2)强度和硬度低，韧性塑性好。力学性能如表2所示。2、奥氏体（A）－Austenitic奥氏体的特点：3、渗碳体(Fe3C)－Cementite4、珠光体(P)－Pearlite5、莱氏体(Ld)上述五种组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是铁碳合金的基本相。珠光体、莱氏体则是其基本组织。二、铁碳合金相图1、铁碳合金相图铁碳相图中的点线面Wc=0.20%2024/10/312024/10/312024/10/312024/10/312024/10/31动画亚共析钢结晶过程铁碳合金相图上的各种合金，按其碳的质量分数和室温平衡组织的不同，一般分工业纯铁、钢、白口铸铁(生铁)三类3、铁碳合金室温组织性能随成分的变化规律铁碳合金相图从客观上反映了钢铁材料的组织随成分和温度变化的规律，因此在工程上为选材、用材及制定铸、锻、焊、热处理等热加工工艺提供了重要的理论依据。
低碳钢:其塑性、韧性很好，适合于生产要求成形性能很好的各种型材、板材、带材、管材等
中碳钢:强度和韧性部比较好，可以用来制造工作中承受冲击载荷和要求较高强度的各种机械零件。
接近共析成分的钢，其强度和弹性极限最高，可用作弹簧和一般的加工工具。
过共析成分的钢其硬度较高，可用来制造要求强度高、硬而耐磨的各种切削刀具、模具及量具等。
白口铸铁:硬度极高，脆性很大，不能进行压力加工，其铸造性能较碳钢好，适用于制造形状复杂、不受冲击而要求耐磨的铸件。如：冷轧辊、拉丝横、货车轮、球磨机磨球及粉碎机刀片等。当铸件或锻件内出现某些不良的组织状态(如晶粒粗大、晶粗不均、成分不匀等)以及零件与工具需要改善性