工程材料的组织结构讲解.ppt

教学课题： 第2章 工程材料的组织结构 1.纯金属的晶体结构与结晶 ■ 常见金属晶体结构 ■ 实际金属晶体结构 ■ 纯金属的结晶 2.合金的晶体结构与结晶 ■ 合金的相结构 ■ 合金相图的建立 ■ 铁碳合金相图 2.1.1 金属的晶体结构 2.1.1 金属的晶体结构 一、常见金属晶体结构 一、常见金属晶体结构 一、常见金属晶体结构 二、实际金属晶体结构 二、实际金属晶体结构 二、实际金属晶体结构 2.1.2 纯金属的结晶 一、纯金属冷却曲线分析 二、纯金属结晶过程 三、晶粒尺寸的控制 三、晶粒尺寸的控制 三、晶粒尺寸的控制 2.2.1 合金的相结构 一、基本概念 一、基本概念 一、基本概念 在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。 铁在同素异构转变过程中，会出现相的变化。 纯铁是单相的，而钢一般是双相或是多相的。 固态白铜(铜与镍二元合金)是单相的。 合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。 一、基本概念 合金的组织是由数量、大小、形状和分布方式不同的各种相所组成的。 不同组织具有不同的性能。 由不同组织构成的材料具有不同的性能。 同一种钢经过不同的热处理可以获得不同的组织，从而获得不同的性能。 45钢经过不同的热处理可以获得珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体等组织。并获得不同的性能。 二、合金的相结构 二、合金的相结构 二、合金的相结构 二、合金的相结构 三、合金相图的建立 三、合金相图的建立 2.2.2 铁碳合金相图 一、纯铁的同素异构转变 二、铁碳合金的基本相与组织 二、铁碳合金的基本相与组织 三、铁碳合金相图分析及应用 1.特性点 2.特性线 3.铁碳合金的分类 4.典型合金结晶过程分析 4.典型合金结晶过程分析 4.典型合金结晶过程分析 4.典型合金结晶过程分析 4.典型合金结晶过程分析 4.典型合金结晶过程分析 5.碳质量分数对组织和性能的影响 5.碳质量分数对组织和性能的影响 6.铁碳合金相图的应用 6.铁碳合金相图的应用 铁素体F 铁素体是碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体，呈体心立方结构，用“F”表示。碳在α-Fe中的溶解度度很小，最大溶解度在727℃时为0.0218%，室温时为0.0008%。 由于铁素体的含碳量低，所以铁素体具有良好的塑性和韧性，强度和硬度较低，性能与纯铁相近。 奥氏体A 奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，呈面心立方结构，用“A”表示。碳在γ-Fe中的溶解度较大，727℃时为0.77%，1148℃达到最大溶碳量2.11%。 奥氏体的强度、硬度不高，且具有良好的塑性。因此，生产中常将工件加热到奥氏体状态进行锻造。 渗碳体Fe3C 渗碳体是铁和碳组成的金属化合物，含碳量为6.69%，分子式Fe3C，熔点为1227℃， 渗碳体硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧度几乎为零，是一个硬而脆的组织，是钢铁中的强化相。 珠光体P 珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，含碳量0.77%，用“P”表示。 珠光体强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。 高温莱氏体Ld 高温莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，用Ld或（A+Fe3C）表示。由于奥氏体属高温组织，因此高温莱氏体仅存在于727℃以上。 低温莱氏体Ld’ 高温莱氏体冷却到727℃以下，将转变为珠光体和渗碳体的机械混合物（P+Fe3C），称低温莱氏体，用Ld’表示。 莱氏体含碳量为4.3％。由于莱氏体含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，即极为硬脆。 600 ℃时碳在 α-Fe中的溶解度 0.0057 600 Q 共析点(A1) AS→ FP+Fe3C 0.77 727 S 碳在 α-Fe中的最大溶解度 0.0218 727 P Fe3C的成分 6.69 727 K ? α-Fe→?γ-Fe同素异构转变点 0 912 G Fe3C的成分 6.69 1148 F 碳在 γ-Fe中的最大溶解度 2.11 1148 E Fe3C的熔点 6.69 1227 D ????? 共晶点 Lc ?→? AE+Fe3C 4.30 1148 C 纯铁的熔点 0 1538 A 含 义 碳质量分数ω(C)% 温度, ℃ 符号 共析转变线 PSK(又称A1) 碳在铁素体中的溶解度线 PQ 奥氏体转变为铁素体的终了线 GP 共晶转变线 ECF 二次渗碳体完全溶于奥氏体中（或开始从奥氏体中析出）的温度；碳在奥氏体中的溶解度曲线 ES(又称Acm) 铁素体完全溶于奥氏体中（或开始从奥氏体中析出）的温度；奥氏体