1、合金的結(jié)晶與相圖第1頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二 晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶晶體的概念：有規(guī)律、周期性排列晶格、晶胞、晶格常數(shù)立方晶系a=b=c =90第2頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二常見的金屬晶格1. 體心立方-鐵、鉻、鉬、鎢、釩第3頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二2. 面心立方-鐵、銅、鋁、鎳等第4頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二3. 密排六方鈹、鎂、鋅、鎘等第5頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二單晶體的各向異性概念：晶體沿不同方向有性能差異。結(jié)論：單晶體必有各向異性。第6頁，共59頁，

2、2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二實(shí)際金屬結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是晶體是多晶體晶體內(nèi)部有缺陷第7頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬晶格內(nèi)部的缺陷1. 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷的存在使金屬能夠比較容易的發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象第8頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二2. 線缺陷-位錯位錯的存在使金屬能夠比較容易發(fā)生塑性變形。第9頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二3. 面缺陷面缺陷的存在使金屬的強(qiáng)度提高第10頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬的結(jié)晶一.結(jié)晶的概念二.理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度：過冷度T三.金屬結(jié)晶的必要條件：一定的過

3、冷度第11頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬的結(jié)晶過程溫度越高,原子運(yùn)動速度越快第12頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬的結(jié)晶結(jié)論:金屬的結(jié)晶過程形核與長大過程金屬液形成晶核晶核長大形成晶體第13頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二等軸晶與枝晶枝晶形成的原因：優(yōu)先長大方向金屬不純凈；散熱不均勻。第14頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二冷卻速度對金屬晶粒度的影響冷速大冷速小第15頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二孕育處理加入人工晶核晶粒細(xì)化第16頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分

4、，星期二結(jié)論冷卻速度：冷卻速度過冷度形核率晶粒度。變質(zhì)處理：人工晶核晶粒度第17頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬的同素異構(gòu)性金屬在一定溫度下只能有一種晶體結(jié)構(gòu)，但有些金屬在不同溫度下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。鐵的同素異構(gòu)體：第18頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程形核與長大的過程-鐵-鐵晶核鐵第19頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二金屬鑄錠的組織特點(diǎn)鋼錠的組織特點(diǎn)表層細(xì)晶粒層中間柱狀晶粒層心部粗大等軸晶粒層鑄錠的組織對其性能的影響鑄錠內(nèi)部的缺陷縮孔與縮松偏析第20頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二

5、二元合金基本概念：合金：以金屬為基，添加其它有益元素組元：組成元素相：成分相同、結(jié)構(gòu)相同、與其它相有相界。第21頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二合金的相結(jié)構(gòu)固溶體：不改變基體金屬(溶劑)的晶格類型合金原子（溶質(zhì)）彌散分布有一定溶解度?；衔铮盒纬尚碌木Ц裨优浔裙潭ā５?2頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二固溶體的分類按溶質(zhì)原子在基體金屬晶格所占據(jù)位置的不同分：置換固溶體間隙固溶體按溶解度分：有限固溶體無限固溶體第23頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二置換固溶體置換固溶體有可能形成無限固溶體第24頁，共59頁，2022年，5月20日

6、，8點(diǎn)2分，星期二影響置換固溶體溶解度的因素晶格類型原子直徑的相對大??；電負(fù)性的差別；電子濃度。第25頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二間隙固溶體由H、O、C、N、B溶入過渡族金屬而形成；溶解度很?。粡?qiáng)化效果優(yōu)于置換固溶體。第26頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二化合物正常價(jià)化合物電子化合物間隙化合物間隙相WC、VC、TiC等，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高穩(wěn)定性。具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物Fe3C、Cr23C6第27頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二相圖的概念組元：組成元素合金系：組元相同,濃度不同相平衡:相對量不變,相對濃度不變相圖:合金系

7、的相隨溫度而變化情況的圖第28頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二二元合金相圖的建立熱分析法建立相圖的步驟：（1）配比合金；（2）測定冷卻曲線；（3）確定臨界點(diǎn)；（4）繪制相圖。第29頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二Cu-Ni合金相圖概念：固相線液相線第30頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二勻晶相圖含Ni為30%的合金的結(jié)晶過程分析：第31頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二杠桿定律假定：成分為C的合金其重量為W,當(dāng)冷卻至T溫度時，其固相和液相的成分分別為C和CL，現(xiàn)求W和WL:方程建立： 總重量不變： W= W+W

8、L.(1) 溶質(zhì)總量不變： W C + WL CL = W C(2)第32頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二推導(dǎo)過程將（1）代入（2） W C + WL CL =（ W + WL） C方程變形公式一：W （ C-C)= WL (C- CL)公式二： W / WL= (C- CL) /（ C-C)公式三：%= W /W=(C-CL)/(C-CL) L%= WL /W=(C-C)/(C-CL)第33頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二晶內(nèi)偏析因結(jié)晶冷卻速度太快而造成的晶體內(nèi)部成分的不均勻現(xiàn)象。用擴(kuò)散退火來消除。第34頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2

9、分，星期二共晶相圖共晶轉(zhuǎn)變： L+共晶點(diǎn)共晶線亞共晶合金、共晶合金、過共晶合金第35頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二Pb-Sn合金的結(jié)晶過程分析0Sn%18%的Pb-Sn合金：室溫組織 +第36頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二共晶合金的結(jié)晶過程分析Sn%=62%的Pb-Sn合金：室溫組織：第37頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二亞共晶合金的結(jié)晶過程分析18Sn%62的Pb-Sn合金：室溫組織：（）共第38頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二室溫平衡組織的計(jì)算計(jì)算含Sn為40%的Pb-Sn合金的室溫平衡組織構(gòu)成。計(jì)

10、算過程：1.分析結(jié)晶過程，得到室溫組織構(gòu)成：（）共2.選適當(dāng)?shù)碾p相區(qū)和溫度應(yīng)用杠桿定律：L+ 共晶溫度第39頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二計(jì)算過程共晶溫度下：相組成： L+ 成分：L為62% 為18%假設(shè)： 的重量百分比為x%,則L相的重量百分比為(1-x)%溶質(zhì)總量不變：18x+62(1-x)=40X=50% 第40頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二比重偏析產(chǎn)生原因：因組元比重相差較大造成初晶相與液相的比重相差較大。危害材料組織和性能不均勻消除措施澆注時加快冷速和進(jìn)行攪拌。不能用熱處理來消除。第41頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星

11、期二包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變： +L含Ag為40%的合金結(jié)晶過程分析：第42頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二相圖特例特例1：其中一組元完全不溶于另一組元。特例2：兩組元形成中間化合物第43頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二二元相圖的基本規(guī)律規(guī)律一：相鄰相區(qū)相數(shù)相差為一；規(guī)律二：三相共寸區(qū)為一水平線；規(guī)律三：穩(wěn)定化合物區(qū)為一豎線；三相反應(yīng)規(guī)律：第44頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二相圖的用途鑄造生產(chǎn)成分控制組織控制性能控制。熱處理工藝工藝指定組織控制焊接工藝第45頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二第五章 鐵碳合金相圖鐵碳

12、合金的相結(jié)構(gòu)與性能第46頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二鐵碳合金相圖相圖特點(diǎn)：個三相轉(zhuǎn)變線；個單相區(qū)；個兩相區(qū)；條溶解度曲線。第47頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二Fe-C合金示意圖畫出基本形狀；記住關(guān)鍵點(diǎn)的成分；會分析典型合金的結(jié)晶過程會計(jì)算平衡組織的構(gòu)成。第48頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二工業(yè)純鐵含碳量：C%0.02%結(jié)晶過程分析：Fe3C室溫平衡組織：Fe3C第49頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二共析鋼含碳量： C%=0.77%結(jié)晶過程分析：LL+ (Fe3C)室溫平衡組織：P第50頁，共59頁，

13、2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二亞共析鋼含碳量： 0.02% C % 0.77%結(jié)晶過程分析： + P室溫平衡組織： +P第51頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二過共析鋼含碳量： 0.77% C % 2.11%結(jié)晶過程分析：LL+ +Fe3C P Fe3C室溫平衡組織： +P第52頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二共晶白口鑄鐵含碳量：C % 4.3%結(jié)晶過程分析：LL+Ld LdLd室溫平衡組織： Ld第53頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二亞共晶白口鑄鐵含碳量：2.11%C % 4.3%結(jié)晶過程分析：LL+AA+Ld P+L

14、d室溫平衡組織：P+ Ld第54頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二過共晶白口鑄鐵含碳量： 4.3% C % 6.69%結(jié)晶過程分析：LL+Fe3C Fe3C +Ld Fe3C +Ld室溫平衡組織： Fe3C + Ld第55頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二鐵碳合金的分類及其組織工業(yè)純鐵：含碳量：0.02%組織：鋼：含碳量：0.022.11%組織（F或K)+P白口鑄鐵：含碳量：2.11 6.69%組織(P或K)+Ld第56頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二鐵碳合金的成分與性能的關(guān)系對碳鋼來說，含碳量越高，其強(qiáng)度和硬度越高，但其塑性和韌性越差過共析鋼由于網(wǎng)狀碳化物的析出造成其強(qiáng)度的下降。第57頁，共59頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二碳鋼常存雜質(zhì)對碳鋼性能的影響：錳：含量少時影響不大硅：含量少時影響不大硫