包晶相圖和鐵碳合金

1、3 3包晶相圖包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變： Ld + c ePtAgAg%T, C鉑-銀合金包晶相圖L + L + L + cedfgT, CtLL + L + + 4. 4. 共析相圖共析相圖共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變： ( + ) 共析體共析體ABT, C + + + cedL + L7.3.3 7.3.3 二元包晶相圖二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)特定成分的固相和液相生成另一個(gè)：由一個(gè)特定成分的固相和液相生成另一個(gè)特點(diǎn)成分固相的轉(zhuǎn)變。特點(diǎn)成分固相的轉(zhuǎn)變。 包晶相圖包晶相圖：具有包晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。：具有包晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。1 相圖分析相圖分析固相線、液相線、水平線固相線、液相線、水平線(PDC

2、)為包晶轉(zhuǎn)變線，固溶為包晶轉(zhuǎn)變線，固溶度曲線。度曲線。 包晶轉(zhuǎn)變線上的合金在該溫度下發(fā)生包晶包晶轉(zhuǎn)變線上的合金在該溫度下發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：轉(zhuǎn)變： Lc+P =D PtAg%T, CL + L + L + pdcfg 包晶線與共晶線包晶線與共晶線不同之處不同之處在于在于：共晶線為：共晶線為固相線，線上的合金在共晶溫度全部凝固固相線，線上的合金在共晶溫度全部凝固完畢，其組織為兩相混合物。包晶線僅有完畢，其組織為兩相混合物。包晶線僅有DPDP為固相線，而為固相線，而PCPC為液相線。為液相線。 DP發(fā)生包晶反應(yīng)：發(fā)生包晶反應(yīng)：Lb+D =P為恒溫反應(yīng)為恒溫反應(yīng) 結(jié)晶過(guò)程：結(jié)晶過(guò)程： LL+L+ 勻晶反應(yīng)

3、勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變脫溶轉(zhuǎn)變 室溫組織：室溫組織：+ 碰到碰到db發(fā)生發(fā)生包晶包晶反應(yīng)：反應(yīng)：Lb+d =p 為為恒溫恒溫反應(yīng)反應(yīng) 結(jié)晶過(guò)程：結(jié)晶過(guò)程：LL+L+ + 勻晶反應(yīng)勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶脫溶轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 室溫組織室溫組織：+ + 碰到碰到pbpb發(fā)生發(fā)生包晶包晶反應(yīng)反應(yīng) ：L Lb b+D D= =P P 為為恒溫恒溫反應(yīng)反應(yīng) 結(jié)晶過(guò)程：結(jié)晶過(guò)程：LL+L+L+LL+L+L+ + 勻晶反勻晶反應(yīng)應(yīng)包晶反應(yīng)包晶反應(yīng)勻晶反應(yīng)勻晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變脫溶轉(zhuǎn)變 室溫組織：室溫組織：+ + 例題請(qǐng)指出：1.水平線上的反應(yīng)2. 各區(qū)域相組成和組織組成物3 合金I,和II的冷卻過(guò)程3. 3

4、. 包晶系合金的非平衡凝固包晶系合金的非平衡凝固 包晶轉(zhuǎn)變一般不易進(jìn)行完全，即最終包晶轉(zhuǎn)變一般不易進(jìn)行完全，即最終組織不易達(dá)到平衡狀態(tài)，且包晶反應(yīng)速度組織不易達(dá)到平衡狀態(tài)，且包晶反應(yīng)速度較慢較慢(p270) (p270) ，形成非平衡組織。，形成非平衡組織。圖圖 7. 24 包晶反應(yīng)時(shí)包晶反應(yīng)時(shí)原子遷移示意圖原子遷移示意圖7.3.57.3.5. . 其他類型的二元相圖其他類型的二元相圖 1. 1. 具有具有化合物化合物的二元相圖的二元相圖 2. 2. 具有具有偏晶轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 3. 3. 具有具有合晶轉(zhuǎn)變合晶轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 4. 4. 具有具有熔晶轉(zhuǎn)變?nèi)劬мD(zhuǎn)變的相圖的相圖 5.

5、5. 具有具有固態(tài)轉(zhuǎn)變固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖的二元相圖1. 1. 具有化合物的二元相圖具有化合物的二元相圖 在某些二元系中，可形成在某些二元系中，可形成一個(gè)或多個(gè)化合物一個(gè)或多個(gè)化合物，化合物一般，化合物一般處于相圖的中間位置，又稱為處于相圖的中間位置，又稱為中間相中間相. .根據(jù)兩組元間形成根據(jù)兩組元間形成化合物的穩(wěn)定性，可分為化合物的穩(wěn)定性，可分為穩(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物和和不穩(wěn)定化合物不穩(wěn)定化合物。圖7.11MgSi相圖1). 形成穩(wěn)定化合物的相圖形成穩(wěn)定化合物的相圖 穩(wěn)定化合物是指穩(wěn)定化合物是指具有固定的熔具有固定的熔點(diǎn)，且在熔點(diǎn)以下保持固有結(jié)構(gòu)而點(diǎn)，且在熔點(diǎn)以下保持固有結(jié)構(gòu)而不發(fā)生分解的化合

6、物。不發(fā)生分解的化合物。 相圖特征：形成的沒(méi)有溶解度的相圖特征：形成的沒(méi)有溶解度的化合物在化合物在相圖上表現(xiàn)為一條垂線相圖上表現(xiàn)為一條垂線?？梢园阉鳛橐粋€(gè)獨(dú)立的組元而把可以把它作為一個(gè)獨(dú)立的組元而把相圖分為兩部分。該類化合物成分相圖分為兩部分。該類化合物成分是固定的，或在一定范圍內(nèi)但有確是固定的，或在一定范圍內(nèi)但有確定的熔點(diǎn)。定的熔點(diǎn)。 (2). (2). 形成不穩(wěn)定化合物的相圖形成不穩(wěn)定化合物的相圖不穩(wěn)定化合物是指在不穩(wěn)定化合物是指在加熱加熱到一定溫度時(shí)會(huì)到一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生分解發(fā)生分解的化合物的化合物相圖特征：相圖特征：化合物線在加熱到一定溫度化合物會(huì)分解?；衔锞€在加熱到一定溫度化合物會(huì)

7、分解。包晶反應(yīng)所形成的中間相均屬于不穩(wěn)定化合物。它們不能視包晶反應(yīng)所形成的中間相均屬于不穩(wěn)定化合物。它們不能視為獨(dú)立組元而把相圖劃分為簡(jiǎn)單相圖。為獨(dú)立組元而把相圖劃分為簡(jiǎn)單相圖。例如：例如：K KNaNa相圖相圖 2. 2. 具有具有偏晶轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 偏晶轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變相圖特點(diǎn)：在一定的成分和溫度范圍內(nèi)，兩組元在相圖特點(diǎn)：在一定的成分和溫度范圍內(nèi)，兩組元在液態(tài)下也液態(tài)下也只能有限溶解只能有限溶解，存在，存在兩種不同濃度的液相兩種不同濃度的液相L1L1和和L2L2。 其轉(zhuǎn)變：是在一定溫度下從其轉(zhuǎn)變：是在一定溫度下從一個(gè)液相中一個(gè)液相中同時(shí)分解出同時(shí)分解出一個(gè)固相一個(gè)固相和和另一成分的液

8、相另一成分的液相的過(guò)程，且的過(guò)程，且固相的相對(duì)量總是偏多。固相的相對(duì)量總是偏多。 即：即：L1 L1 A+L2A+L2 圖7.12 Cu-Pb相圖3. 3. 具有具有合晶轉(zhuǎn)變合晶轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 合晶轉(zhuǎn)變合晶轉(zhuǎn)變：在恒定溫度下，：在恒定溫度下，兩個(gè)成分不同的液相兩個(gè)成分不同的液相相互作用相互作用形成形成一個(gè)固相一個(gè)固相的轉(zhuǎn)變稱為的轉(zhuǎn)變稱為合金轉(zhuǎn)變。合金轉(zhuǎn)變。 即即 L1 + L2 L1 + L2 相圖特點(diǎn)：二組元在液態(tài)下相圖特點(diǎn)：二組元在液態(tài)下有限溶解，存在不熔合線有限溶解，存在不熔合線，不熔合，不熔合線以下的兩液相線以下的兩液相L1L1和和L2L2。 4. 4. 具有具有熔晶轉(zhuǎn)變?nèi)劬мD(zhuǎn)變的相

9、圖的相圖 在某些合金結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)達(dá)到一定溫度在某些合金結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)達(dá)到一定溫度會(huì)從一個(gè)固相分解為一個(gè)液相和另一個(gè)固相會(huì)從一個(gè)固相分解為一個(gè)液相和另一個(gè)固相，即發(fā)生了固相的再熔現(xiàn)象，這種轉(zhuǎn)變稱為，即發(fā)生了固相的再熔現(xiàn)象，這種轉(zhuǎn)變稱為熔晶轉(zhuǎn)變?nèi)劬мD(zhuǎn)變. .即：即： L+L+ 具有熔晶轉(zhuǎn)變的合金很少，如具有熔晶轉(zhuǎn)變的合金很少，如FeFeS S、CuCuSbSb 5.5.具有具有固態(tài)轉(zhuǎn)變固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖的二元相圖 當(dāng)合金中組元具有當(dāng)合金中組元具有同素同素( (分分) )異構(gòu)變異構(gòu)變時(shí)，則其時(shí)，則其固溶體會(huì)出現(xiàn)固溶體會(huì)出現(xiàn)三種情況三種情況：固溶體的多晶型轉(zhuǎn)固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變變，共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變、包

10、析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變、偏析轉(zhuǎn)變偏析轉(zhuǎn)變。(1) (1) 具有具有固溶體多晶型轉(zhuǎn)變固溶體多晶型轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變又稱為固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變又稱為多形性轉(zhuǎn)變多形性轉(zhuǎn)變。具。具有這類轉(zhuǎn)變的合金有等，如有這類轉(zhuǎn)變的合金有等，如FeFeC C、FeFeTiTi合合金金(2) (2) 具有具有共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變： ( + ) 共析體共析體ABT, C + + + cedL + L共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變是在一定溫度下是在一定溫度下一一個(gè)固相個(gè)固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱磙D(zhuǎn)變?yōu)榱韮蓚€(gè)固相兩個(gè)固相的的過(guò)程。共析轉(zhuǎn)變與共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程。共析轉(zhuǎn)變與共晶轉(zhuǎn)變相似，區(qū)別在于它是由一個(gè)相似，區(qū)別在于它是由一個(gè)

11、固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨晒滔嘣诤銣叵罗D(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€(gè)固相。共析轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理個(gè)固相。共析轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理強(qiáng)化意義很大。鋼的熱處理強(qiáng)化意義很大。鋼的熱處理是以共析轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)的。是以共析轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)的。 共析合金共析合金、亞共析合金亞共析合金、過(guò)共析合金過(guò)共析合金。(3)(3)具有具有包析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變的相圖的相圖 包析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變類似于類似于包晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變，區(qū)別在于包析轉(zhuǎn)，區(qū)別在于包析轉(zhuǎn)變是由變是由兩個(gè)固相兩個(gè)固相反應(yīng)生成另外反應(yīng)生成另外一個(gè)固相一個(gè)固相。(4)(4)具有具有脫溶沉淀過(guò)程脫溶沉淀過(guò)程的相圖的相圖 隨著溫度降低固溶體中溶解度下降，隨著溫度降低固溶體中溶解度下降，析出第析出第二相的過(guò)程二相的過(guò)

12、程，稱為，稱為脫溶過(guò)程脫溶過(guò)程。(5)(5)具有具有有序有序無(wú)序轉(zhuǎn)變無(wú)序轉(zhuǎn)變的相圖的相圖(6)(6)具有具有固溶體形成中間相轉(zhuǎn)變固溶體形成中間相轉(zhuǎn)變的相圖的相圖(7)(7)具有具有磁性轉(zhuǎn)變磁性轉(zhuǎn)變的相圖的相圖小結(jié) 非恒溫轉(zhuǎn)變類型勻晶轉(zhuǎn)變nmBAL 穩(wěn)定化合物L(fēng)非穩(wěn)定化合物nmBAL共晶轉(zhuǎn)變 恒溫轉(zhuǎn)變類型分解型共析轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變?nèi)劬мD(zhuǎn)變L21LLL包晶轉(zhuǎn)變 恒溫轉(zhuǎn)變類型合成型包析轉(zhuǎn)變合晶轉(zhuǎn)變L21LL7.3.67.3.6復(fù)雜二元相圖復(fù)雜二元相圖的分析方法的分析方法 分析復(fù)雜二元相圖的步驟和方法如下：分析復(fù)雜二元相圖的步驟和方法如下： (1) (1) 首先看相圖中首先看相圖中是否存在化合物是否存在化

13、合物，如有，如有穩(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物，則以這些，則以這些穩(wěn)定化合物為界穩(wěn)定化合物為界( (把化合物視為把化合物視為組元組元) )，把相，把相圖分成幾個(gè)區(qū)域圖分成幾個(gè)區(qū)域( (基本相圖基本相圖) )進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 (2) (2) 根據(jù)相區(qū)接觸法則，認(rèn)清各相區(qū)的組成相根據(jù)相區(qū)接觸法則，認(rèn)清各相區(qū)的組成相。單相區(qū)單相區(qū)：代表一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相的成分和溫：代表一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相的成分和溫度范圍，若單相為一根度范圍，若單相為一根垂線，垂線，則表示該相則表示該相成分不變成分不變。雙相區(qū)雙相區(qū)：鄰區(qū)原則是含有：鄰區(qū)原則是含有P P個(gè)相的相區(qū)的鄰區(qū)，只能含個(gè)相的相區(qū)的鄰區(qū)，只能含有有P+

14、1P+1個(gè)相。違背了這條原則，無(wú)法滿足相律的要求。個(gè)相。違背了這條原則，無(wú)法滿足相律的要求。兩相區(qū)中平衡相之間都有互溶度，只是互溶度大小不同兩相區(qū)中平衡相之間都有互溶度，只是互溶度大小不同而已。而已。 (3)(3) 找出所有的三相共存水平線，分析這些恒找出所有的三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變的類型，寫(xiě)出轉(zhuǎn)變式。溫轉(zhuǎn)變的類型，寫(xiě)出轉(zhuǎn)變式。表表7.17.1列出了二列出了二元系各類三相恒溫反應(yīng)元系各類三相恒溫反應(yīng)( (轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變) )的類型，可借的類型，可借助于分析。助于分析。 (4)(4) 應(yīng)用相圖分析典型合金的組晶過(guò)程和組織應(yīng)用相圖分析典型合金的組晶過(guò)程和組織變化規(guī)律。變化規(guī)律。 單相區(qū)單相區(qū)；

15、相成分、質(zhì)量與原合金相同。；相成分、質(zhì)量與原合金相同。 雙相區(qū)雙相區(qū)；在不同溫度下兩相成分沿相界線；在不同溫度下兩相成分沿相界線變化，各相的相對(duì)量可由杠桿法則求得。變化，各相的相對(duì)量可由杠桿法則求得。 三相共存三相共存( (平衡平衡) )時(shí)時(shí)，三個(gè)相的成分固定不，三個(gè)相的成分固定不變，可用杠桿法則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、后相組變，可用杠桿法則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、后相組成的相對(duì)量。成的相對(duì)量。 (5)(5) 在應(yīng)用相圖分析實(shí)際情況時(shí)，在應(yīng)用相圖分析實(shí)際情況時(shí)，切記切記相圖相圖只給出體系在只給出體系在平衡條件平衡條件下存在的相和相對(duì)量下存在的相和相對(duì)量，并，并不能表達(dá)不能表達(dá)出出相的形狀、大小和分布相的形狀、

16、大小和分布（這（這些只取決于相的本性及形成條件）；相圖只些只取決于相的本性及形成條件）；相圖只表示平衡狀態(tài)的情況，而實(shí)際生產(chǎn)條件下很表示平衡狀態(tài)的情況，而實(shí)際生產(chǎn)條件下很難達(dá)到平衡狀態(tài)，因此要難達(dá)到平衡狀態(tài)，因此要特別重視它們的非特別重視它們的非平衡條件下可能出現(xiàn)的相和組織。平衡條件下可能出現(xiàn)的相和組織。 (6)(6) 相圖的正確與否可用相律來(lái)判斷相圖的正確與否可用相律來(lái)判斷。 在分析和認(rèn)識(shí)了相圖中的相、相區(qū)及相變線的在分析和認(rèn)識(shí)了相圖中的相、相區(qū)及相變線的特點(diǎn)之后，就可分析具體合金隨溫度改變而特點(diǎn)之后，就可分析具體合金隨溫度改變而發(fā)生的相變及組織變化。發(fā)生的相變及組織變化。7.3.7. 7.

17、3.7. 根據(jù)相圖推測(cè)合金的性能根據(jù)相圖推測(cè)合金的性能 合金的合金的性能性能取決于合金的取決于合金的組織組織，而合金組織，而合金組織與相圖有關(guān)，所以可根據(jù)相圖預(yù)測(cè)合金平衡與相圖有關(guān)，所以可根據(jù)相圖預(yù)測(cè)合金平衡狀態(tài)下的一些性能。狀態(tài)下的一些性能。 包括：包括： 使用性能使用性能（力學(xué)性能、物理性能等）（力學(xué)性能、物理性能等） 工藝性能工藝性能（合金的鑄造（合金的鑄造 、壓力加工、壓力加工 、切、切削加工削加工 、熱處理強(qiáng)化性能）、熱處理強(qiáng)化性能）1.1. 合金的使用性能與相圖的關(guān)系合金的使用性能與相圖的關(guān)系 固溶體中溶質(zhì)濃度固溶體中溶質(zhì)濃度 強(qiáng)度、硬度強(qiáng)度、硬度 組織組成物的形態(tài)對(duì)強(qiáng)度影響很大。

18、組織組成物的形態(tài)對(duì)強(qiáng)度影響很大。組織越細(xì)密，組織越細(xì)密， 強(qiáng)度越高。強(qiáng)度越高。2. 2. 合金的工藝性能與相圖的關(guān)系合金的工藝性能與相圖的關(guān)系 鑄造性能鑄造性能液固相線距離愈小，結(jié)晶溫度范圍愈?。ㄈ缃右汗滔嗑€距離愈小，結(jié)晶溫度范圍愈?。ㄈ缃咏簿С煞值暮辖穑?，則流動(dòng)性好，不易形成分散近共晶成分的合金），則流動(dòng)性好，不易形成分散縮孔?？s孔。 鍛造、軋制性能鍛造、軋制性能單相固溶體合金，單相固溶體合金，變形抗力小，變形均勻，變形抗力小，變形均勻，不易開(kāi)裂。不易開(kāi)裂。1鐵碳相圖鐵碳相圖2結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程3成分成分-組織組織-性能關(guān)系性能關(guān)系 4Fe-Fe3 C相圖的應(yīng)用相圖的應(yīng)用2.2.3鐵碳合金的

19、結(jié)晶1鐵碳相圖鐵碳相圖 (Fe-Fe3 C相圖相圖)(1) Fe-Fe3 C相圖的組元相圖的組元 Fe Fe、-Fe (bcc) 和和-Fe (fcc)強(qiáng)度、硬度低，韌性、塑性好。強(qiáng)度、硬度低，韌性、塑性好。 Fe3 C 熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。(2) Fe-Fe3 C相圖的相相圖的相 Fe3 C （ Cem， Cm，滲碳體）滲碳體） 復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu) 液相液相 L 相相 （高溫鐵素體（高溫鐵素體 ） Fe（C）固溶體固溶體 相（相（A ，奧氏體）奧氏體） -Fe（C）固溶體固溶體 相相 （F，鐵素體）鐵素體） -Fe（C）固溶體固溶體(

20、3) (3) 相圖中重要的點(diǎn)和線相圖中重要的點(diǎn)和線液相線液相線ABCDABCD固相線固相線AHJECFAHJECF包晶線包晶線 HJBHJB，包晶點(diǎn)包晶點(diǎn) J J 共晶線共晶線 ECFECF，共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)C CL L4.34.3( (A A2.112.11+ +FeFe3 3C)C)高溫萊氏體高溫萊氏體, ,LeLe或或LdLd共析線共析線 PSKPSK，共析點(diǎn)共析點(diǎn)S SA A0.770.77( (F F0.020.02+ +FeFe3 3C)C)珠光體珠光體, , P PESES線：線：C C在在A A中的固溶線中的固溶線PQPQ線：線：C C在在F F中的固溶線中的固溶線2鐵碳合金的平衡

21、結(jié)晶過(guò)程鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程Fe-C 合金分類合金分類工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 C % 0.0218 %鋼鋼 0.0218 % C % 2.11 %亞共析鋼亞共析鋼 0.77 %共析鋼共析鋼 0.77 % 過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 0.77 %白口鑄鐵白口鑄鐵 2.11 % C % 6.69 %亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 4.3 % 共晶白口鐵共晶白口鐵 4.3 % 過(guò)共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵 4.3 %類型類型亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼鋼號(hào)鋼號(hào)204560T8T10T12碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.200.450.600.801.001.20幾種幾種常見(jiàn)常見(jiàn)碳鋼碳鋼(1)(1)工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵

22、( ( C % 0.0218 %C % 0.0218 % ) )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織F F + + FeFe3 3C C (微量)500500(2)(2)共析鋼共析鋼 ( C % = 0.77 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織: : 層片狀層片狀 P P ( ( F F + + 共析共析 FeFe3 3C C ) )500500 P P中各相的相對(duì)量：中各相的相對(duì)量：FeFe3 3C % = ( 0.77 C % = ( 0.77 x xF F ) ) / ( 6.69 / ( 6.69 x xF F ) ) 0.77 0.77 / 6.69 = 12 %/ 6.69 = 1

23、2 %F F % 1 12 % = 88 %12 % = 88 %珠光體珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C 和 F 之間。(3)亞共析鋼亞共析鋼 ( C % = 0.4 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織: F + P，500各組織組成物的相對(duì)量：P % = ( 0.4 0.0218 ) / ( 0.77 0.0218 ) 51 %F % 1 51 % = 49 %各相的相對(duì)量：Fe3C % 0.4 / 6.69 = 6 %F % 1 6 % = 94 %(4)過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 ( C % = 1.2 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織:P + Fe3CII 400各組織組成

24、物的相對(duì)量：Fe3CII % = ( 1.2 0.77 ) / ( 6.69 0.77 ) 7 %P % 1 7 % = 93 %各相的相對(duì)量：Fe3CII % 1.2 / 6.69 = 18 %F % 1 18 % = 82 %(5)共晶白口鐵共晶白口鐵 ( C % = 4.3 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織: （低溫）（低溫）萊氏體萊氏體 Le （P + Fe3CII + 共晶共晶 Fe3C ）, 500萊氏體萊氏體 Le的性能：的性能：硬而脆硬而脆()亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 ( C % = 3 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織:Le+ P + Fe3CII 200()過(guò)共

25、晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵 ( C % = 3 % )結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程室溫組織室溫組織:Le+ Fe3CI 500標(biāo)注了標(biāo)注了組織組成物組織組成物的相圖的相圖3鐵碳合金的鐵碳合金的成分成分-組織組織-性能關(guān)系性能關(guān)系含碳量與相的相對(duì)量關(guān)系含碳量與相的相對(duì)量關(guān)系：C %F %，F(xiàn)e3C %含碳量與組織關(guān)系：含碳量與組織關(guān)系：圖（圖（a）和（和（b）含碳量與性能關(guān)系含碳量與性能關(guān)系HB：取決于相及相對(duì)量取決于相及相對(duì)量強(qiáng)度：強(qiáng)度：C%=0.9% 時(shí)最大時(shí)最大塑性、韌性：塑性、韌性：隨隨C%而而4 4鐵碳相圖的應(yīng)用鐵碳相圖的應(yīng)用鋼鐵選材鋼鐵選材：相圖相圖性能性能用途用途局限性局限性 相圖反映的是平衡狀態(tài)，

26、與實(shí)際情況有較大差異。相圖反映的是平衡狀態(tài)，與實(shí)際情況有較大差異。鑄件選材和確定澆注溫度鑄件選材和確定澆注溫度確定鍛造溫度確定鍛造溫度( ( 在在 A A 區(qū)）區(qū)）制定熱處理工藝制定熱處理工藝復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 相相與與組織組織相相：有一定的：有一定的化學(xué)成分化學(xué)成分和和晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的均勻組成部分。的均勻組成部分。合金中有兩類基本相合金中有兩類基本相 固溶體固溶體 和和 化合物化合物組織組織：材料內(nèi)部的微觀形貌，體現(xiàn)相的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布。材料內(nèi)部的微觀形貌，體現(xiàn)相的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布。金屬材料性能由組織決定，金屬材料性能由組織決定，而組織由化學(xué)成分和工藝過(guò)程決定。而組織由化學(xué)成分和工藝過(guò)程

27、決定。過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 x x400400小結(jié)小結(jié)重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求 一般要求一般要求 2. 2. 勻晶相圖的分析方法。勻晶相圖的分析方法。2. 2. 杠桿定律及其應(yīng)用。杠桿定律及其應(yīng)用。3. 3. 合金相圖與性能的關(guān)系。合金相圖與性能的關(guān)系。1. 1. 過(guò)冷度的概念，晶粒度的影響因素。過(guò)冷度的概念，晶粒度的影響因素。1. 1. 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。3. 3. F F、A A、CmCm、P P、 Le Le的組織和性能特點(diǎn)。的組織和性能特點(diǎn)。4. 4. Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖中共晶、共析區(qū)域分析。相圖中共晶、共析區(qū)域分析。5. 5. 鐵碳合金的成分、組織與性能之間的關(guān)系。鐵

28、碳合金的成分、組織與性能之間的關(guān)系。作業(yè)作業(yè)1 1 參考答案參考答案 P 32.2. 1) 1) 同非金屬相比，金屬的主要特性是同非金屬相比，金屬的主要特性是2) 2) 晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上的最根本的區(qū)別是晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上的最根本的區(qū)別是4) 4) -Fe-Fe的一個(gè)晶胞原子數(shù)為的一個(gè)晶胞原子數(shù)為3.3. 1) 1)晶體中的位錯(cuò)屬于：晶體中的位錯(cuò)屬于：a. a. 體缺陷體缺陷 b. b. 面缺陷面缺陷c. c. 線缺陷線缺陷d. d. 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 熱和電的良導(dǎo)體熱和電的良導(dǎo)體 正的電阻溫度系數(shù)正的電阻溫度系數(shù) 不透明、有金屬光澤不透明、有金屬光澤 塑性高、強(qiáng)韌性好塑性高、強(qiáng)韌性好晶體內(nèi)原子排

29、列是有規(guī)則、周期性的。晶體內(nèi)原子排列是有規(guī)則、周期性的。4 4作業(yè)作業(yè)1 1 參考答案參考答案 P 44.4. 2) 2) - -FeFe、AlAl、CuCu、NiNi、V V、MgMg、ZnZn的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu) 體心立方：體心立方： - -FeFe、V V 面心立方：面心立方： AlAl、CuCu、NiNi 密排六方：密排六方： MgMg、ZnZn6) 6) 實(shí)際金屬晶體中存在：實(shí)際金屬晶體中存在：a. a. 點(diǎn)缺陷：點(diǎn)缺陷：點(diǎn)、線、面缺陷，引起晶格畸變。點(diǎn)、線、面缺陷，引起晶格畸變。b. b. 面缺陷：面缺陷：c. c. 線缺陷（位錯(cuò)）：線缺陷（位錯(cuò)）：7) 7) 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：固

30、溶強(qiáng)化原因固溶強(qiáng)化原因：8) 8) 間隙固溶體：間隙固溶體：形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象溶質(zhì)溶質(zhì)原子引起晶格畸變，使變形抗力增加。原子引起晶格畸變，使變形抗力增加。間隙相：間隙相：晶格類型與溶劑相同晶格類型與溶劑相同晶格類型與任一組元都不相同晶格類型與任一組元都不相同使電阻率和強(qiáng)度增加。使電阻率和強(qiáng)度增加。使塑性、強(qiáng)度增加。使塑性、強(qiáng)度增加。在冷變形時(shí)，使強(qiáng)度增加、塑性降低。在冷變形時(shí)，使強(qiáng)度增加、塑性降低。作業(yè)作業(yè)2 2 參考答案參考答案 P 9-102. 1) 2. 1) 結(jié)晶過(guò)程是依靠?jī)蓚€(gè)密切聯(lián)系的基本過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們是：結(jié)晶過(guò)程是依靠?jī)蓚€(gè)密

31、切聯(lián)系的基本過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們是：2) 2) 當(dāng)對(duì)金屬液體進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，變質(zhì)劑的作用是當(dāng)對(duì)金屬液體進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，變質(zhì)劑的作用是形核形核和和晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大4) 4) 過(guò)冷度是指為過(guò)冷度是指為：增加晶核數(shù)量，或阻礙晶粒長(zhǎng)大。增加晶核數(shù)量，或阻礙晶粒長(zhǎng)大。理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度 - - 開(kāi)始結(jié)晶溫度開(kāi)始結(jié)晶溫度其表示符號(hào)為：其表示符號(hào)為： T T11) 11) 固溶體的強(qiáng)度和硬度比溶劑：固溶體的強(qiáng)度和硬度比溶劑： 高高3. 1) 3. 1) 凡是由液體凝固成固體的過(guò)程都是結(jié)晶過(guò)程。（凡是由液體凝固成固體的過(guò)程都是結(jié)晶過(guò)程。（ ）NoNo2) 2) 室溫下，金屬晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高、塑性越低。

32、（室溫下，金屬晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高、塑性越低。（ ）NoNo5) 5) 晶粒度級(jí)數(shù)數(shù)值越大，晶粒越細(xì)。（晶粒度級(jí)數(shù)數(shù)值越大，晶粒越細(xì)。（ ）YesYes6) 固溶體的晶體結(jié)構(gòu)固溶體的晶體結(jié)構(gòu)：a. 與溶劑相同與溶劑相同b. 與溶質(zhì)相同與溶質(zhì)相同c. 為其它晶格類型為其它晶格類型7) 間隙相的性能特點(diǎn)是：間隙相的性能特點(diǎn)是：a. 熔點(diǎn)高、硬度低熔點(diǎn)高、硬度低b. 硬度高、熔點(diǎn)低硬度高、熔點(diǎn)低c. 硬度高、熔點(diǎn)高硬度高、熔點(diǎn)高2) 為細(xì)化晶粒，可采用：為細(xì)化晶粒，可采用：a. 快速澆注快速澆注b. 加加變質(zhì)劑變質(zhì)劑c. 以砂型代金屬型以砂型代金屬型4. 1) 金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將：a. 越高越高b. 越低越低c. 越接近理論結(jié)晶溫度越接近理論結(jié)晶溫度作業(yè)作業(yè)2 參考答案參考答案 P 11-13a. 提高過(guò)冷度提高過(guò)冷度b. 變質(zhì)處理變質(zhì)處理c. 振動(dòng)結(jié)晶振