金屬學(xué)基礎(chǔ)演示文稿

金屬學(xué)基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有92頁\編于星期三\11點金屬學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)前第2頁\共有92頁\編于星期三\11點第一節(jié)金屬的力學(xué)性能

通常機械零件或工程結(jié)構(gòu)在工作中都要受到外力的作用，金屬在外力作用下所表現(xiàn)的性能叫做力學(xué)性能。常用力學(xué)性能指標(biāo)有硬度、強度、塑性和韌性等。一、硬度硬度是表示固體材料表面抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量金屬軟硬的力學(xué)性能指標(biāo)。當(dāng)前第3頁\共有92頁\編于星期三\11點常用測定硬度的方法1.布氏硬度

230HBS10/3000/302.洛氏硬度

50HRC3.維氏硬度480HV顯微硬度計當(dāng)前第4頁\共有92頁\編于星期三\11點二、強度和塑性1.強度強度是金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。材料的強度指標(biāo)：σs(σ0.2);σb試驗方法為拉伸試驗法圓形拉伸試樣當(dāng)前第5頁\共有92頁\編于星期三\11點低碳鋼力-伸長曲線圖(ss、sb、d、y

)O

FDlFeFpFsFb線彈性階段屈服階段強化階段頸縮階段屈服點：抗拉強度：伸長率：斷面收縮率：拉伸試驗當(dāng)前第6頁\共有92頁\編于星期三\11點2.塑性塑性是金屬在外力作用下，斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。試驗方法為拉伸試驗金屬材料的塑性指標(biāo)：δ；ψ當(dāng)前第7頁\共有92頁\編于星期三\11點三、韌性又稱韌度，是指金屬在斷裂前吸收變形能量的能力。韌性通常通過擺錘式一次沖擊試驗測定。Ak;αk韌性材料:斷裂前發(fā)生明顯塑性變形的材料；脆性材料：斷裂前斷口不發(fā)生明顯塑性變形的材料對同一材料，隨試驗溫度降低，韌性斷裂可以轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔眩床牧嫌身g性材料變?yōu)榇嘈圆牧希@種現(xiàn)象稱為韌脆性轉(zhuǎn)移。韌脆轉(zhuǎn)移的溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度（金屬材料的最低工作溫度）。當(dāng)前第8頁\共有92頁\編于星期三\11點擺錘式一次沖擊試驗機當(dāng)前第9頁\共有92頁\編于星期三\11點課堂練習(xí)1.常用的力學(xué)性能指標(biāo)有哪些，各是怎樣定義的？2.測硬度的方法有哪些？3.材料的強度及塑性指標(biāo)有哪些？當(dāng)前第10頁\共有92頁\編于星期三\11點第二節(jié)金屬的物理性能一、密度定義：單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。用符號ρ表示，單位為g/cm3

或kg/m3。計算公式為ρ=m/V

m-物質(zhì)的質(zhì)量（g，kg）；

V-物質(zhì)的體積（cm3，m3）。重金屬ρ＞5g/cm3，鐵、銅、鉛。輕金屬ρ＜5g/cm3，如鋁、鎂、鈦。當(dāng)前第11頁\共有92頁\編于星期三\11點二、熔點定義：指金屬由固態(tài)熔化為液態(tài)的溫度。單位：℃，K純金屬熔點固定不變；

合金熔點是將合金加熱到最初微量液體出現(xiàn)時的溫度作為熔點。易熔金屬熔點低于700℃，如錫、鉛。

難熔金屬熔點高于700℃，如鎢、鉬。當(dāng)前第12頁\共有92頁\編于星期三\11點三、熱膨脹性熱膨脹性是指固態(tài)金屬在溫度變化時熱脹冷縮的能力，在工程上常用線膨脹系數(shù)來表示，符號為α1，單位為1/℃物理意義：溫度從T0到T1每升高1度時物體單位長度的變化率。線膨脹系數(shù)大，引發(fā)的焊接應(yīng)力與變形就大當(dāng)前第13頁\共有92頁\編于星期三\11點四、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性是指在物體內(nèi)部或互相接觸的物體之間存在溫度差時，熱量從高溫到低溫的移動能力，用熱導(dǎo)率λ表示。單位為W/(m.℃)或W/(m.K)當(dāng)前第14頁\共有92頁\編于星期三\11點五、導(dǎo)電性導(dǎo)電性：金屬傳導(dǎo)電流的能力。常用導(dǎo)電率表示，符號為γ，單位為s/m金屬導(dǎo)電能力大小的順序與熱導(dǎo)率基本相同當(dāng)前第15頁\共有92頁\編于星期三\11點第三節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體與非晶體晶體的特點是：①原子在三維空間呈有規(guī)則地周期性重復(fù)排列。②具有一定的熔點，絕大多數(shù)固體金屬屬于晶體：如鐵的熔點為1538℃，銅的熔點為1083℃。③晶體的性能隨著原子的排列方位而改變，即單晶體具有各向異性。當(dāng)前第16頁\共有92頁\編于星期三\11點非晶體的特點是：①原子在三維空間呈不規(guī)則的排列。②沒有固定熔點，隨著溫度的升高將逐漸變軟，最終變?yōu)橛忻黠@流動性的液體。如塑料、玻璃、瀝青等。③各個方向上的原子密集程度大致相同，即具有各向同性。§1-3金屬的晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)前第17頁\共有92頁\編于星期三\11點二、晶格與晶胞

1、晶格將每個原子視為一個幾何質(zhì)點，并用一些假想的幾何線條將各質(zhì)點連接起來，便形成一個空間幾何格架。這種抽象的用于描述原子在晶體中排列方式的空間幾何格架稱為晶格。當(dāng)前第18頁\共有92頁\編于星期三\11點2、晶胞由于晶體中原子作周期性規(guī)則排列，因此可以在晶格內(nèi)取一個能代表晶格特征的，且由最少數(shù)原子排列成的最小結(jié)構(gòu)單元來表示晶格，稱為晶胞。3、晶面、晶向和晶格常數(shù)α=β=γ=90°當(dāng)前第19頁\共有92頁\編于星期三\11點三、常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)類型屬于體心立方晶格類型的金屬有α-鐵（912℃以下的純鐵）、鉻、鉬、鎢、釩。較高的強度和較好的塑性。1.體心立方晶格當(dāng)前第20頁\共有92頁\編于星期三\11點2.面心立方晶格屬于面心立方晶格類型的金屬有γ-Fe（1394－912℃的純鐵）、銅、鋁、鎳等。很好的塑性。當(dāng)前第21頁\共有92頁\編于星期三\11點3.密排六方晶格鈹、鎂、鋅、鎘等。當(dāng)前第22頁\共有92頁\編于星期三\11點四、金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷①單晶體與多晶體單晶體：晶體內(nèi)部原子排列得非常整齊，晶格位向完全一致，且無任何缺陷存在。多晶體：由許多位向不同的晶粒組成，且其內(nèi)部還存在著多種晶體缺陷。②金屬的晶體缺陷Ⅰ、點缺陷

：空位和間隙原子Ⅱ、線缺陷

：位錯Ⅲ、面缺陷：晶界和亞晶界當(dāng)前第23頁\共有92頁\編于星期三\11點二、晶體缺陷1、點缺陷

點缺陷的存在使金屬能夠比較容易的發(fā)生擴散現(xiàn)象當(dāng)前第24頁\共有92頁\編于星期三\11點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。當(dāng)前第25頁\共有92頁\編于星期三\11點3.面缺陷面缺陷的存在使金屬的強度提高當(dāng)前第26頁\共有92頁\編于星期三\11點五、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

定義：某些金屬在不同的溫度（或壓力下）具有不同的晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變或同素異晶性。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程：

α-Fe（體心）912℃γ-Fe（面心）1394℃

δ-Fe（體心）當(dāng)前第27頁\共有92頁\編于星期三\11點課堂練習(xí)1、常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)類型有哪些?畫出其晶胞圖，并舉例。2、金屬的晶體缺陷有那些？

3、名詞解釋：晶格；晶胞；同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變4、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程？當(dāng)前第28頁\共有92頁\編于星期三\11點第四節(jié)金屬的結(jié)晶

凝固與結(jié)晶一、純金屬的結(jié)晶條件二、金屬的結(jié)晶過程三、晶核形成與晶粒長大四、晶粒大小及控制五、鑄件組織結(jié)構(gòu)小結(jié)當(dāng)前第29頁\共有92頁\編于星期三\11點晶體液體結(jié)晶凝固：物質(zhì)由液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程結(jié)晶:如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是原子（或分子）作有規(guī)則排列的晶體，則這種凝固又稱為結(jié)晶。

當(dāng)前第30頁\共有92頁\編于星期三\11點結(jié)晶潛熱結(jié)晶過程實際上是原子由一個高能量級向一個較低能量級轉(zhuǎn)變的過程，所以結(jié)晶過程中會放出一定的熱量，稱為結(jié)晶潛熱。結(jié)晶潛熱使正在結(jié)晶的金屬處于一種動態(tài)的熱平衡，所以純金屬結(jié)晶是在恒溫下進行的。冷卻曲線上有一段水平線，是說明在這一時間段中溫度是恒定的當(dāng)前第31頁\共有92頁\編于星期三\11點tTT0Tn理論結(jié)晶溫度實際結(jié)晶溫度}T過冷度T=T0-Tn純金屬結(jié)晶的條件就是應(yīng)當(dāng)有一定的過冷度一.純金屬的結(jié)晶條件純金屬的冷卻曲線純金屬的結(jié)晶是在一定的溫度下進行的當(dāng)前第32頁\共有92頁\編于星期三\11點冷卻速度越大，則過冷度越大。當(dāng)前第33頁\共有92頁\編于星期三\11點二.金屬的結(jié)晶過程液態(tài)金屬形核晶核長大完全結(jié)晶形核和晶核長大的過程晶核不斷地形成及長大，直到液態(tài)金屬已全部耗盡，結(jié)晶過程也就完成了當(dāng)前第34頁\共有92頁\編于星期三\11點三、晶核形成與晶粒長大1兩種形核方式

均質(zhì)形核在均勻的液體金屬內(nèi)部，由少量能量較高的液態(tài)原子聚集形成結(jié)晶核心的過程。形核所需過冷度很大。非均質(zhì)形核

——晶核依附于容器表面或外來雜質(zhì)上生成的形核過程。形核所需的過冷度小。當(dāng)前第35頁\共有92頁\編于星期三\11點晶核長大規(guī)律2兩種長大方式——

平面生長與樹枝狀生長平面生長：晶體界面始終保持規(guī)則的外形樹枝狀生長當(dāng)前第36頁\共有92頁\編于星期三\11點樹枝狀晶體生長示意圖

當(dāng)前第37頁\共有92頁\編于星期三\11點當(dāng)前第38頁\共有92頁\編于星期三\11點四、晶粒大小及控制金屬晶粒尺寸的大小對金屬的力學(xué)性能影響很大。在室溫下，細(xì)晶粒的金屬具有較高的強度和韌性（細(xì)晶強化）。細(xì)化晶粒的方法：控制形核率與晶粒長大速度之間的關(guān)系

（1）增大液體金屬的過冷度

（2）變質(zhì)處理

（3）附加振動當(dāng)前第39頁\共有92頁\編于星期三\11點冷卻速度對金屬晶粒度的影響冷速大冷速小鑄造生產(chǎn)中的具體措施：降低澆注溫度、使用金屬鑄型或水冷提高冷卻速度可有效地提高過冷度，增加形核率當(dāng)前第40頁\共有92頁\編于星期三\11點（2）變質(zhì)處理在液體金屬中加入變質(zhì)劑(孕育劑)，以細(xì)化晶粒和改善組織的工藝措施。變質(zhì)劑的作用：作為非均質(zhì)形核的核心，或阻礙晶粒長大。當(dāng)前第41頁\共有92頁\編于星期三\11點變質(zhì)處理（孕育處理）：加入人工晶核晶粒細(xì)化當(dāng)前第42頁\共有92頁\編于星期三\11點（3）振動結(jié)晶——機械振動、超聲振動，或電磁攪拌等。振動的作用：使樹枝晶破碎，晶核數(shù)增加，晶粒細(xì)化。當(dāng)前第43頁\共有92頁\編于星期三\11點五鑄錠的結(jié)晶結(jié)構(gòu)表面細(xì)晶粒層中間柱狀晶粒層中心等軸晶粒層當(dāng)前第44頁\共有92頁\編于星期三\11點課堂練習(xí)名詞解釋：過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核變質(zhì)處理2、冷卻速度越大，則過冷度（）。3、細(xì)化晶粒的方法有那些？當(dāng)前第45頁\共有92頁\編于星期三\11點純金屬雖然具有好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，在工業(yè)中獲得了一定的應(yīng)用，但力學(xué)性能較低，價格較高，且種類有限；合金具有很多優(yōu)于純金屬的特性：較高的強度、硬度、耐磨性，優(yōu)異的物理和化學(xué)性能。種類繁多，并且容易冶煉，價格便宜。工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的金屬材料大都是合金，尤其是鐵碳合金。第五節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶當(dāng)前第46頁\共有92頁\編于星期三\11點一、合金的基本概念1、合金：合金是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素經(jīng)過熔煉、燒結(jié)或其他方法行成的具有金屬特性的物質(zhì)。2、組元：組成合金的最基本而獨立的物質(zhì)稱為組元，簡稱元?！鼗蚧衔铮?、合金系：給定組元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，構(gòu)成一個合金系。4、相：相是指在合金中具有相同的化學(xué)成分、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的均勻部分。

5、組織：泛指用金相觀察方法看到的金屬或合金中不同形狀、大小、數(shù)量和分布的一種或多種“相”構(gòu)成的綜合體。合金的性能決定于組織，而組織又取決于合金中各個相的成分、類型和性質(zhì)。

當(dāng)前第47頁\共有92頁\編于星期三\11點固態(tài)合金中的相，按其組元原子的存在方式可分為固溶體和金屬間化合物兩大基本類型一）固溶體1定義：一種由基體金屬在固態(tài)下溶有其它元素的原子而組成的相，叫固溶體，固溶體仍保持溶劑金屬的晶格類型。溶劑、溶質(zhì)2分類：根據(jù)固溶體中合金組元的溶解度不同，可分為有限固溶體和無限固溶體根據(jù)固溶體晶格中溶質(zhì)原子在溶劑晶格中占據(jù)的位置不同，分為置換固溶體和間隙固溶體。二、固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)當(dāng)前第48頁\共有92頁\編于星期三\11點（1）置換式固溶體置換式固溶體示意圖溶質(zhì)原子代替部分溶劑原子占據(jù)晶格中的節(jié)點位置而形成的固溶體形成置換固溶體的條件：兩組元化學(xué)性質(zhì)相近；原子半徑差別較小ab當(dāng)前第49頁\共有92頁\編于星期三\11點（2）間隙式固溶體

碳溶于γ-Fe的間隙式固溶體溶質(zhì)原子插入溶劑晶格的間隙而形成的固溶體。形成條件：r溶質(zhì)/r溶劑＜0.59；間隙式固溶體都是有限固溶體

當(dāng)前第50頁\共有92頁\編于星期三\11點固溶體晶格畸變示意圖形成固溶體時由于晶格畸變（晶格歪扭）使合金強度和硬度升高的現(xiàn)象-固溶強化固溶強化是提高金屬強度的重要途徑之一當(dāng)前第51頁\共有92頁\編于星期三\11點二）金屬間化合物

圖1-28金屬間化合物晶格示意圖a)VC的間隙相結(jié)構(gòu)b)Fe3C的斜方晶格結(jié)構(gòu)金屬間化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種新相。晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點、硬度高，脆性大。沉淀強化（彌散強化）：細(xì)小的金屬間化合物從過飽和的固溶體中析出而沉淀在固溶體基體上所產(chǎn)生的強化當(dāng)前第52頁\共有92頁\編于星期三\11點三合金的結(jié)晶特點與純金屬相似：也是在過冷條件下，經(jīng)過形核與晶核長大兩個過程。不同：（1）合金的結(jié)晶過程是在一定的溫度范圍內(nèi)進行；（2）結(jié)晶的固態(tài)金屬與液態(tài)金屬成分不同，且兩者的成分都隨溫度而改變，最后通過原子擴散而達到均勻化。（3）合金結(jié)晶后是雙相或多相組織當(dāng)前第53頁\共有92頁\編于星期三\11點課堂練習(xí)1、合金是指由兩種或兩種以上的（）或（）經(jīng)過熔煉、燒結(jié)或其他方法行成的具有金屬特性的物質(zhì)。2、根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)可分為（）和（）兩大類。3、名詞解釋：相；組織當(dāng)前第54頁\共有92頁\編于星期三\11點第六節(jié)鐵碳合金相圖教學(xué)目的與要求掌握Fe-C合金的基本相、組織以及它們的性能特點。掌握Fe-Fe3C相圖特征點、線的含義及區(qū)域組織分析。熟悉典型鐵碳合金結(jié)晶過程及Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用當(dāng)前第55頁\共有92頁\編于星期三\11點復(fù)習(xí)提問5金屬間化物：1組元組成合金最基本而獨立的物質(zhì)。2相：合金中具有相同的化學(xué)成分和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的均勻部分。3組織：金屬或合金中不同形狀、大小、數(shù)量、和分布的“相”的綜合體。4固溶體由基本金屬在固態(tài)下溶有其它元素原子而組成的相。固溶體仍保持溶劑金屬的晶格類型金屬間化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種新相。當(dāng)前第56頁\共有92頁\編于星期三\11點什么是鐵碳相圖相圖：表示合金系統(tǒng)中，合金的狀態(tài)、溫度、成分之間關(guān)系的圖解。

鐵碳合金相圖是研究鋼鐵材料的成分、相和組織的變化規(guī)律以及與性能之間關(guān)系的重要工具。鐵碳合金相圖如圖所示。當(dāng)前第57頁\共有92頁\編于星期三\11點AF完整的Fe-Fe3C相圖(相)當(dāng)前第58頁\共有92頁\編于星期三\11點簡化的Fe-Fe3C相圖（組織）當(dāng)前第59頁\共有92頁\編于星期三\11點一、鐵碳全合金的基本相及其性能

1、液相。鐵碳合金在熔化溫度以上形成的均勻液體稱為液相，用符號L表示。2、鐵素體。碳在α-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體（簡稱α固溶體），用符號F或α表示。晶體結(jié)構(gòu)呈體心立方晶格。碳在α-Fe中的溶解度很低，隨著溫度的升高略有增加（在600℃時溶解度僅有0.008%，在727℃時最大溶解度為0.0218%。鐵素體的機械性能與純鐵相近，其強度、硬度較低，但具有良好的塑性、韌性。當(dāng)前第60頁\共有92頁\編于星期三\11點鐵素體的顯微組織奧氏體的顯微組織鐵素體（F）晶格奧氏體（A）晶格當(dāng)前第61頁\共有92頁\編于星期三\11點3、奧氏體。

碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體（簡稱γ固溶體），用符號A或γ表示，面心立方晶格。碳在727℃時能溶0.77%，在1148℃時的最大溶解度達2.11%，A存在于727℃以上的高溫區(qū)間，具有一定的強度和硬度，以及很好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進行鍛造或軋制時所要求的組織。當(dāng)前第62頁\共有92頁\編于星期三\11點4、滲碳體。滲碳體是一種具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物，它的分子式為Fe3C，滲碳體既是組元，又是基本相。硬度很高近800HBW，脆性很大，塑性幾乎為零。兩相的機械混合物（組織）5、珠光體。用符號P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間的機械混合物。6、萊氏體。用符號Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)前第63頁\共有92頁\編于星期三\11點二、Fe-Fe3C相圖分析（組織）

圖1-30Fe-Fe3C相圖當(dāng)前第64頁\共有92頁\編于星期三\11點1、Fe-Fe3C相圖主要相區(qū)（1）單相區(qū)：簡化的Fe-Fe3C相圖中有L、Fe3C、

A和F

四個單相區(qū)。（2）兩相區(qū)：簡化的Fe-Fe3C相圖中有五個兩相區(qū)，即

L+A、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F和F+Fe3C兩相區(qū)。每個兩相區(qū)都與相應(yīng)兩個單相區(qū)相鄰。

（3）兩條三相共存線：共晶線ECF：L、A和Fe3C三相共存；共析線PSK：A、F和Fe3C三相共存。當(dāng)前第65頁\共有92頁\編于星期三\11點

①ECF線—發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，溫度為1148℃，轉(zhuǎn)變產(chǎn)

物為奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為萊氏體，用符號,“Ld”表示。L4.3=A2.11+Fe3C（Ld）②PSK線—發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，溫度為727℃，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體和滲碳體的機械混合物，稱為珠光體，以符號“P”表示。A0.77=F0.0218+Fe3C(P)

2．二條重要水平線當(dāng)前第66頁\共有92頁\編于星期三\11點3．三條重要固態(tài)轉(zhuǎn)變線:①GS線（A3

）：冷卻時不同成分的A開始析出鐵素體F的溫度線，也是加熱時F轉(zhuǎn)變?yōu)锳的溫度線。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變線。②ES線（Acm）：碳在A中的溶解度線。③PQ線：碳在F中的溶解度線。當(dāng)前第67頁\共有92頁\編于星期三\11點4．主要特性點當(dāng)前第68頁\共有92頁\編于星期三\11點三、典型合金的結(jié)晶過程及組織

根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為：1）工業(yè)純鐵wc＜0.0218%。2）鋼0.0218%＜wc＜2.11%，又可分為：亞共析鋼0.0218%＜wc＜0.77%；共析鋼wc=0.77%；過共析鋼0.77%＜wc＜2.11%。3）白口鑄鐵2.11%＜wc＜6.69%，又可分為以下三種：亞共晶白口鑄鐵2.11%＜wc＜4.3%

共晶白口鑄鐵wc=4.3%

過共晶白口鑄鐵4.3%＜wc＜6.69%當(dāng)前第69頁\共有92頁\編于星期三\11點6個典型成分的Fe-C合金圖1-31典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析當(dāng)前第70頁\共有92頁\編于星期三\11點1、共析鋼的結(jié)晶過程分析共析鋼結(jié)晶過程示意圖共析鋼的顯微組織（P）1以上1～22～33以下當(dāng)前第71頁\共有92頁\編于星期三\11點2、亞共析鋼的結(jié)晶過程分析

圖1-34亞共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-35亞共析鋼的顯微組織1以上1～22～33～44以下當(dāng)前第72頁\共有92頁\編于星期三\11點3、過共析鋼的結(jié)晶過程分析

圖1-36過共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-37過共析鋼的顯微組織1以上1～22～33～44以下當(dāng)前第73頁\共有92頁\編于星期三\11點4、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析

圖1-38共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖圖1-39共晶白口鑄鐵的顯微組織1以上11～22以下當(dāng)前第74頁\共有92頁\編于星期三\11點5、亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析

圖1-41亞共晶白口鑄鐵的顯微組織圖1-40亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖1以上1～222～33以下當(dāng)前第75頁\共有92頁\編于星期三\11點6、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析圖1-43過共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖圖1-41過共晶白口鑄鐵的顯微組織1以上1～223以下當(dāng)前第76頁\共有92頁\編于星期三\11點四

鐵碳合金的成分、組織、性能之間的關(guān)系當(dāng)前第77頁\共有92頁\編于星期三\11點1、碳含量對鐵碳合金平衡組織的影響

分類名稱Wc(%)平衡組織組織形態(tài)特點亞共析鋼0.0218～0.77F+PF塊狀P層片狀共析鋼0.77PP層片狀過共析鋼0.77～2.11P+Fe3CⅡFe3CⅡ網(wǎng)狀分布于晶界亞共晶白口鐵2.11～4.3P+Fe3CⅡ+

Ld’Fe3CⅡ與Ld’中的滲碳體連在一起共晶白口鐵4.3Ld’Ld’中的滲碳體為基體過共晶白口鐵4.3～6.69Ld’+Fe3CⅠFe3CⅠ呈板狀當(dāng)前第78頁\共有92頁\編于星期三\11點圖1-45含碳量對鋼力學(xué)性能的影響2、含碳量對力學(xué)性能的影響當(dāng)前第79頁\共有92頁\編于星期三\11點3、Fe-Fe3C相圖在工業(yè)中的應(yīng)用（1）在選材方面的應(yīng)用

Fe-Fe3C相圖反映了鐵碳合金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。這樣，就可以根據(jù)零件的工作條件和性能要求來合理的選擇材料。例如，橋梁、船舶、車輛及各種建筑材料，需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼（wc=0.1%~0.25%）；對工作中承受沖擊載荷和要求較高強度的各種機械零件，希望強度和韌性都比較好，可選用中碳鋼（wc=0.25%~0.6%）；制造各種切削工具、模具及量具時，需要高的硬度、耐磨性，可選用高碳鋼（wc=0.77%~1.44%）對于形狀復(fù)雜的箱體、機器底座等，可選用熔點低、流動性好的鑄鐵材料。當(dāng)前第80頁\共有92頁\編于星期三\11點（2）在焊接生產(chǎn)上的應(yīng)用焊接時，由于局部區(qū)域（焊縫）被快速加熱，所以從焊縫到母材各區(qū)域的溫度是不同的，由Fe-Fe3C相圖可知，溫度不同，冷卻后的組織性能就不同，為了獲得均勻一致的組織和性能，就需要在焊接后采用熱處理方法加以改善。（3）在熱處理方面的應(yīng)用從Fe-Fe3C相圖可知，鐵碳合金在固態(tài)加熱或冷卻過程中均有相的變化，所以鋼和鑄鐵可以進行有相變的退火、正火、淬火和回火等熱處理。此外，奧氏體有溶解碳和其它合金元素的能力，而且溶解度隨溫度的提高而增加，這就是鋼可以進行滲碳和其它化學(xué)熱處理的緣故。當(dāng)前第81頁\共有92頁\編于星期三\11點思考題1、鐵素體。碳在（

）中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號（）表示。2、奧氏體。碳在（

）中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號（）表示。3、珠光體是由（）和（）組成的雙相組織。4、S點、C點的意義；ECF線、PSK(A1)線；GS線（A3）、ES線（Acm）的意義？5、鐵碳合金的基本相有哪些?當(dāng)前第82頁\共有92頁\編于星期三\11點課前提問1什么是金屬的強度？主要的強度指標(biāo)有哪些？2什么是金屬的塑性？塑性指標(biāo)有哪些？當(dāng)前第83頁\共有92頁\編于星期三\11點第七節(jié)金屬受力時結(jié)構(gòu)和性能的變化金屬受力時都要產(chǎn)生變形，變形分類：1彈性變形:卸載后可全部恢復(fù)的變形2塑性變形:卸載后殘留的變形塑性是指金屬能夠產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力；是金屬材料的重要特性，有很高的實用價值。1使金屬材料獲得所需的形狀和尺寸；2可以提高金屬的強度；3在金屬制件設(shè)計中，通常限制在彈性范圍內(nèi)工作，塑性就是材料抵抗外力的能量儲備，是產(chǎn)品的安全運行的重要保證。

當(dāng)前第84頁\共有92頁\編于星期三\11點一、金屬的塑性變形

經(jīng)受塑性變形的金屬，在組織、結(jié)構(gòu)與性能上都會發(fā)生復(fù)雜的變化。1性能變化：①力學(xué)性能變化：金屬材料在冷變形過程中產(chǎn)生的強度、硬度逐漸升高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象，稱為加工硬化或冷作硬化。它是提高某些金屬材料強度的重要手段。（實例）②物理、化學(xué)性能變化：加工硬化使金屬的電阻升高，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)磁性及耐蝕性均降低。冷塑性變形對金屬力學(xué)性能的影響變形程度（%）當(dāng)前第85頁\共有92頁\編于星期三\11點2組織變化

金屬的加工硬化現(xiàn)象，是金屬在塑性變形中其內(nèi)部的組織發(fā)生了變化所致。金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形滑移是指晶體的一部