成形工艺基础——金属工艺学（下册）第二章铁碳合金（PPT 53页）.ppt

第二章铁碳合金§1纯铁的晶体结构及其同素异晶转变曲线上有一段水平线，是实际结晶温度T1,又称结晶平台，是结晶时放出的热(潜热)造成的.
虚线：理论结晶温度T0。
3.过冷度
ΔT＝T0－T1
实际结晶温度低于理论结晶温度，此称“过冷”。
过冷是结晶的必要条件与冷却速度密切相关
冷却速度越快，结晶温度越低，过冷度越大,
反之冷却速度慢，过冷度则小。下图是金属结晶过程示意图
主要结论：
1.结晶过程实质＝形核＋成长（大），
两者相继又并存。
2.结晶终了：
得多晶粒组织(晶界多),
犬牙交错，晶粒愈细愈好；
控制细晶措施有：
1.增大过冷度；
2.变质处理；
3.机械振动；
4.热处理或压力加工。
二、纯铁的晶体结构
1.晶体与非晶体
定义：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体物质—称晶体；非晶体则反之。
特点：晶体①有熔点；②具有各向异性。如：食盐，冰，金刚石，金属等。
非晶体:①无熔点；②各向同性。
如：玻璃，松香，沥青等。
2.晶格
为便于研究晶体中原子排列规律，人为将原子抽象化，将晶体中每一个原子看作一个点，用假想连线联接起来。形成晶格。
晶格中一个基本几何单元叫做：晶胞。晶胞棱边长度为：晶格常数.
(1)体心立方晶格
body—centeredcubiclattice[bcc]
特点：Rm(强度)较好。
如：＜912℃Fe,Cr,Mo,V等。
(2)面心立方晶格
face—centeredcubiclattice[fcc]
特点：A、Z(塑性)较好。
＞912℃Fe,Cu,Al等金属.(3)密排六方晶格
hexagonalclosepackedlattice(hcp).
特点：硬度高、脆性大。
如：锌(Zn),镁(Mg),镉(Cd)等金属。
三、纯铁的同素异构转变
在固态下随温度发生变化，其晶格类型发生转变的现象—同素异构(晶)转变。
广义上说同素异构转变也是结晶过程，遵循生核与长大两规律；也需要一定的过冷度；有结晶热效应。
又称：重结晶，二次结晶。

由于晶格结构的转变，金属随之有体积的涨缩；金属内部产生应变。
降温时γ－α,体积膨胀；α－γ,体积收缩。§2铁碳合金的基本组织3.相phase
指同一化学成分，同一结构并以界面互相分开的均匀组成部分。如固相、液相等。
4.组织structure
借助于放大镜、显微镜下观察到具有某种形态、形貌特征的组成部分。
常见的合金的相结构有：
固溶体、金属化合物和机械混合物三类型。一、固溶体solidsolution(1)置换固溶体—溶质原子替换晶格上的原子
(2)间隙固溶体—溶质原子溶入晶格原子间隙
特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化。
结果：造成晶格畸变，强度、硬度上升。
这种现象称固溶强化。工程中广泛应用，
如锰钢（16Mn现称Q345)便为固溶结果。
（弱强化相）碳可以溶入α-Fe、γ-Fe等形成不同的固溶体。
1.铁素体F
铁素体是铁中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。
727℃时Wc=0.0218%；室温时Wc=0.008％.
特点：塑性、韧性好，强度、硬度低。（近似纯铁）
其显微组织特征：正常浸蚀后在显微镜下呈白亮色，在钢中的形态多为不规则的多边形块，在接近共析成分的钢中，往往呈网状或断续网状。
2.奥氏体(A)【austenite英国金相学家】
奥氏体是铁中溶入碳和（或）其他元素构成的固溶体。
其强度和硬度比铁素体高,塑性、韧性也好。因此，钢材多数加热到奥氏体状态进行锻造。在1148℃时Wc＝2.11％；在727℃时Wc＝0.77％
高温显微镜下(727℃以上)才能观察到奥氏体组织。其晶粒呈多边形，且晶界较铁素体平直。常见的固相。其硬度很高(800HBW)，塑性、韧性很差，脆性很大。
渗碳体在钢和铸铁中可呈片状、球状和网状分布，主要起强化作用，它的形态、大小、数量和分布对钢和铸铁的性能有很大影响。
（相对固溶体，Fe3C属于强强化相。）
Fe3C在一定条件下可以分解，形成石墨。
反应式：
Fe3C3Fe＋C石墨
三、机械混合物珠光体是铁素体薄层（片）与碳化物（包括渗碳体）薄层（片）交替重叠组成的共析组织。
（记住：层片相间）
其性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。
2.莱氏体Ld
分高温莱氏体和低温莱氏体
A与Fe3C的机械混合物称高温莱氏体，用符号：Ld表示；高温莱氏体冷却到727℃以下时，转变为：
P+Fe3C称低温莱氏体；
珠光体和渗碳体的复合物，又称“变态莱氏体”(Ld′)。
其力学性能与渗碳体相近,极为脆硬！
平均含碳量为4.3％。
组织特征：白亮的渗碳体为基体，上面分布着许多粒状、条状或不规则形状的黑色珠光体。§3铁碳合金状态图1.表达铁碳合金不同成分、温度下的组织状态.
2.研究钢铁成分、组织和性能之间