第三單元 金屬的結(jié)構(gòu)和相圖

單元三金屬的結(jié)構(gòu)和相圖項(xiàng)目1合金中的相結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目2二元合金相圖 項(xiàng)目3合金性能與相圖的關(guān)系項(xiàng)目4鐵碳合金相圖 項(xiàng)目5典型合金結(jié)晶過程分析 項(xiàng)目6鐵碳合金相圖的應(yīng)用 黑色金屬——以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）。有色金屬——其他金屬及其合金。項(xiàng)目1合金中的相結(jié)構(gòu)一、合金的基本概念二、合金的組織一、合金的基本概念

合金——以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而獲得的具有金屬特性的材料。即合金是由兩種或兩種以上的元素所組成的金屬材料。

組元——組成合金最簡(jiǎn)單的、最基本的、能夠獨(dú)立存在的元物質(zhì)，簡(jiǎn)稱元。

相——合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分。

組織——合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。換言之，數(shù)量、大小和分布方式不同的相構(gòu)成了合金不同的組織。二、合金的組織1．固溶體間隙固溶體置換固溶體2．金屬化合物3．混合物單相組織多相組織1．固溶體

一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。

間隙固溶體——溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格中而形成的固溶體。

置換固溶體——溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體。間隙固溶體置換固溶體2．金屬化合物

在合金中，當(dāng)溶質(zhì)含量超過固溶體的溶解度時(shí)，除可形成固溶體外，還將出現(xiàn)新的相，其晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，而是組元之間相互作用形成一種具有金屬特性的物質(zhì)。

兩種或兩種以上的相按一定的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)。3．混合物

固溶強(qiáng)化——無(wú)論是間隙固溶體還是置換固溶體，在其形成過程中，都會(huì)使溶劑晶格發(fā)生畸變，從而使合金對(duì)變形的抗力增加。也即通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象。間隙固溶體置換固溶體項(xiàng)目2二元合金相圖

一、鐵素體（F）二、奧氏體（A）三、滲碳體（Fe3C或Cm）四、珠光體（P）五、萊氏體（Ld）一、鐵素體（F）

碳溶解在α—Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)F表示。鐵素體的晶胞示意圖鐵素體的顯微組織二、奧氏體（A）

碳溶于γ—Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)A表示。奧氏體的晶胞示意圖奧氏體的顯微組織三、滲碳體（Fe3C或Cm）

滲碳體是含碳量為6.69％的鐵與碳的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C。滲碳體的晶胞示意圖四、珠光體（P）

珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)P表示。光學(xué)顯微鏡觀察組織電子顯微鏡觀察組織五、萊氏體（Ld）萊氏體是奧氏體和滲碳體的混合物，用符號(hào)Ld表示。低溫萊氏體的顯微組織

低溫萊氏體——室溫下的萊氏體，由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示。項(xiàng)目4鐵碳合金相圖

一、鐵碳合金相圖的組成二、Fe－Fe3C相圖中特性點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域內(nèi)的組織三、鐵碳合金的分類四、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析五、鐵碳合金的成分、組織與性能的關(guān)系六、Fe－Fe3C相圖的應(yīng)用一、鐵碳合金相圖的組成

鐵碳合金相圖——表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。Fe－C相圖的組成

在鐵碳合金中，鐵和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等。簡(jiǎn)化后的Fe－Fe3C相圖二、Fe－Fe3C相圖中特性點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域內(nèi)的組織1．主要特性點(diǎn)特性點(diǎn)溫度/℃wC/（%）說明A15380純鐵的熔點(diǎn)C11484.3共晶點(diǎn)，LC

（A+Fe3C）D12276.69滲碳體的熔點(diǎn)E11482.11碳在

γ-Fe

中的最大溶解度G9120純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，α-Feγ-FeP7270.0218碳在

α-Fe

中的最大溶解度S7270.77共析點(diǎn)，ASF+Fe3C）Q室溫0.0008碳在

α-Fe

中的最大溶解度特性線含義ACD液相線AECF固相線GSA3線，冷卻時(shí)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的

A

中結(jié)晶

F

的開始線ESAcm線，碳在

A

中的固溶線ECF共晶線PSK共析線

2．主要特性線三、鐵碳合金的分類

純鐵——含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。

鋼——含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。

鑄鐵——含碳量大于2.11%的鐵碳合金。四、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析1．共析鋼共析鋼在室溫時(shí)的組織是珠光體，合金的組織按下列順序變化：2．亞共析鋼亞共析鋼的室溫組織由珠光體和鐵素體組成合金的組織按下列順序變化：3．過共析鋼室溫下為珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體組織。鋼中含碳量越多，二次滲碳體也越多。

4．白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵隨含碳量的不同，其組織順序：F→F+P→P→P+Fe3C→P+Fe3C+→→+Fe3CⅠ

含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性、韌性越低，這在鋼經(jīng)過熱處理