金屬學與熱處理

1、金屬學與熱處理課件金屬學與熱處理課件緒緒 論論一、本課程的性質和內容一、本課程的性質和內容性質：金屬學與熱處理屬金屬材料、冶金工程專業(yè)的專業(yè)基礎課。內容：1.金屬學理論金屬的晶體結構、金屬的結晶、合金的相結構與相圖、金屬及合金的塑性變形理論。2.鋼的熱處理 鋼的熱處理原理與工藝3.金屬材料鋼、鑄鐵、有色金屬及合金緒緒 論論 二、本課程的特征二、本課程的特征課程的課程的“兩線一綱兩線一綱”兩線：成分兩線：成分結構結構組織組織性能性能 成分成分處理工藝處理工藝組織組織性能性能用用途途綱：第四章綱：第四章 鐵碳合金鐵碳合金三、學完本課程后的要求三、學完本課程后的要求1.1.掌握金屬學的基本理論，即弄

2、清金屬及合金的成分掌握金屬學的基本理論，即弄清金屬及合金的成分結構結構組織組織性能之間的關系；性能之間的關系；2.2.掌握金屬及合金的塑變理論與熱處理理論與工藝及其用途，即掌握金屬及合金的塑變理論與熱處理理論與工藝及其用途，即弄清金屬及合金的成分弄清金屬及合金的成分處理工藝處理工藝組織組織性能性能用用途之間的關系；途之間的關系；3.3.掌握常用金屬材料的牌號、用途及其熱處理方法；掌握常用金屬材料的牌號、用途及其熱處理方法；4.4.具有金相分析的基本能力。具有金相分析的基本能力。緒緒 論論四、學習方法四、學習方法前后聯系，理論與實踐、實驗聯系。五、主要參考書五、主要參考書金屬學與熱處理崔忠圻主編

3、（第1版）六、金屬材料及研究手段發(fā)展史簡介第一章第一章 金屬與合金的晶體結金屬與合金的晶體結構構【重點】【重點】1.1.金屬晶體學的基本概念金屬晶體學的基本概念 2.2.金屬中常見的三種晶體結構及特征參數金屬中常見的三種晶體結構及特征參數 3. 3.晶向及晶面指數的確定晶向及晶面指數的確定 4. 4.合金相的結構及性能特征合金相的結構及性能特征 5. 5.晶體缺陷及其對金屬材料性能的影響晶體缺陷及其對金屬材料性能的影響【難點】【難點】1.1.結合力與結合能結合力與結合能 2. 2.晶體中的間隙晶體中的間隙【授課方式】講授【授課方式】講授【教學內容】知識點【教學內容】知識點1 1 金屬原子間的結

4、合金屬原子間的結合 知識點知識點2 2 金屬的晶體結構金屬的晶體結構知識點知識點3 3 合金相結構合金相結構 知識點知識點4 4 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構第一節(jié)第一節(jié) 金屬原子間的結合金屬原子間的結合什么是金屬？具有正的電阻溫度系數的物質金屬的特性:不透明,具有金屬光澤 具有良好的導電性和導熱性 具有正的電阻溫度系數 具有良好塑性和較高的強度一、金屬原子的結構特點一、金屬原子的結構特點最外層的電子數少,只有12個, 一般不超過4個. 例鐵的最外層電子數為 Fe26 1 1s2 2 2s22 2p6 3 3s23 3p63 3d6 4 4s2 鋁的最外層電子數為 Al13 1 1s2

5、 2 2s22 2p6 3 3s23 3p1銅的最外層電子數為 CuCu29 1 1s2 2 2s22 2p6 3 3s23 3p63 3d10 4 4s1 第一節(jié)第一節(jié) 金屬金屬二、金屬鍵二、金屬鍵金屬正離子與運動于其間的公有化的自由電子依靠靜電作用的 結合方式。第一節(jié)第一節(jié) 金屬原子間的結合金屬原子間的結合三、結合力與結合能三、結合力與結合能金屬雙原子模型第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構一、晶體的特性一、晶體的特性 晶體與非晶體 晶體的概念:其內部粒子在三維空間作有規(guī)則的周期性排列的物質。 原子晶體：固態(tài)金屬（一般情況下） 分子晶體：冰 離子晶體：NaCl 晶體的特性：具有一定的

6、熔點具有一定的熔點 具有各向異性具有各向異性 非晶體：玻璃 非晶態(tài)金屬第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構 二、晶體結構與空間點陣二、晶體結構與空間點陣晶體結構：晶體中原子在三維空間有規(guī)律的周期性的具體排列方式。陣點：將晶體中的原子或原子群抽象為純粹的幾何點?？臻g點陣：由陣點有規(guī)則地周期性重復排列所形成的三維空間陣列。晶格：人為地將陣點用直線連接起來形成的空間格子。晶胞：從晶格中選取一個能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元。晶格常數：描述晶胞大小和形狀的參數。14種布拉菲點陣 第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構 三、三種典型的金屬晶體結構三、三種典型的金屬晶體結構1、面心立方結構例

7、:-FeAl Cu等2、體心立方結構例:-FeW Cr等3、密排六方結構例: Zn Mg Be等4.晶體結構特征參數晶體結構特征參數特征參數原子半徑原子數配位數致密度面心立方結構4120.74體心立方結構280.68密排六方結構6120.74a42a43a21第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構、晶體中的原子堆垛方式 面心立方結構密排面：ABCABCABC 密排六方結構密排面：ABABAB 第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構、晶體中的間隙 面心立方結構： 八面體間隙半徑0.146 四面體間隙半徑0.06 體心立方結構： 八面體間隙半徑0.067 四面體間隙半徑0.126 八面體間

8、隙的最大半徑為0.2077a 四面體間隙的最大半徑為0.112a 結論：面心立方結構的最大間隙比體心立方結構的最大間隙大。 面心立方結構晶體中的間隙晶體中的間隙晶體中的間隙晶體中的間隙體心立方結構密排六方結構晶體中的間隙晶體中的間隙第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構四、晶向指數和晶面指數四、晶向指數和晶面指數1.晶向及晶向指數uvw的確定晶向：在晶體中任意兩個原子之間的連線所指的方向。晶向指數的確定步驟：1）設空間坐標（坐標原點設在所求晶向上）；2）求晶向上某一點的空間坐標；3）將所求空間坐標化為最小整數；4）將最小整數列入方括號中。第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構2、晶面及

9、晶面指數(hkl)的確定晶面對面：在晶體中，由一系列原子所組成的平面。晶面指數的確定步驟：1）設空間坐標（坐標原點設在所求晶面外）；2）求截距；3）求截距的倒數；4）將截距的倒數化為最小整數；5）將最小整數列入圓括號中。第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構 晶面指數(hkl)的確定第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構六方晶系晶向指數uvtw晶面指數(hkil)的確定第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構 晶向族與晶面族hkl 100001010010001100100110101011101110011 110011101011101110110111111111 111111

10、111 111111111)001()010()100(100) 110()011()101()011()101()110(110)111() 111 ()111()111(111第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構五、晶體的各向異性五、晶體的各向異性晶體中各晶向上原子排列的緊密程度不同,各晶向上的性能不同.偽等向性單晶體(a)與多晶體(b)第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結構金屬的晶體結構六、多晶型性六、多晶型性1、多晶型性:具有兩種或幾種晶體結構圖。2、同素異晶（構）轉變或多晶型轉變：當外部條件（如溫度和壓強）改變時，金屬內部由一種晶體結構向另一種晶體結構的轉變。3、同素異構體：-Fe、-F

11、e、-Fe互為同素異構體。第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構晶體缺陷：晶體中原子排列不規(guī)則的區(qū)域。晶體缺陷的分類：（1）點缺陷：其特征是在三維方向上的尺寸都很小。（2）線缺陷：其特征是在兩個方向上的尺寸很小，另一個方向上的尺寸相對很大。（3）面缺陷：其特征是在一個方向上的尺寸很小。另外兩個方向上的尺寸相對很大。一、點缺陷一、點缺陷常見的有三種：空位、間隙原子、置換原子1.空位形成原因：原子的熱運動，因此空位濃度取決于溫度。第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構2.間隙原子形成原因:原子本身的熱運動或合金元素原子以及雜質原子。3.置換原子:形成原因:合金元素原子以及雜

12、質原子。第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構二、線缺陷：位錯二、線缺陷：位錯1.刃型位錯:正刃型位錯和負刃型位錯2.螺型位錯:右旋螺型位錯和左旋螺型位錯3.位錯密度:單位體積中所包含的位錯線的總長度。即 VL第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構4.位錯密度對屈服強度的影響。第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構三、面缺陷三、面缺陷晶體表面、晶界、亞晶界、相界。1.表面能與晶界能2.內吸附與反內吸附3.晶界的特征:低的熔點、易于腐蝕和氧化。四、晶體缺陷對金屬力學性能的影響 晶體缺陷晶格畸變提高金屬材料的強度和硬度。第三節(jié)第三節(jié) 實際金屬的晶體結構實際金屬的

13、晶體結構第二章第二章 純金屬的結晶純金屬的結晶【重點】【重點】1.1.結晶學理論的基本概念結晶學理論的基本概念 2.2.金屬結晶的過程、條件金屬結晶的過程、條件 3. 3.控制晶粒大小的措施控制晶粒大小的措施 4. 4.金屬鑄錠的組織與缺陷金屬鑄錠的組織與缺陷【難點】晶體長大機制【難點】晶體長大機制【授課方式】講授【授課方式】講授【教學內容】知識點【教學內容】知識點1 1 金屬結晶的現象金屬結晶的現象 知識點知識點2 2 金屬結晶的條件金屬結晶的條件 知識點知識點3 3 晶核的形成與長大晶核的形成與長大 知識點知識點4 4 金屬鑄錠的組織與缺陷金屬鑄錠的組織與缺陷第一節(jié)第一節(jié) 金屬結晶的現象金

14、屬結晶的現象結晶：金屬由原子排列不規(guī)則的液態(tài)轉變?yōu)樵优帕幸?guī)則的固態(tài)晶體的過程。一、結晶過程的宏觀現象一、結晶過程的宏觀現象（一）過冷現象1.熱分析裝置與冷卻曲線第一節(jié)第一節(jié) 金屬結晶的現象金屬結晶的現象2.過冷現象與過冷度3.影響過冷度的因素:金屬的本性和純度、冷卻速度。 金屬的本性和純度一定時,冷卻速度越快,過冷度越大,金屬的實際結晶溫度越低。（二）結晶潛熱 1摩爾物質從一個相轉變?yōu)榱硪粋€相，伴隨著放出或吸收的熱量稱為相變潛熱。二、金屬結晶的微觀過程二、金屬結晶的微觀過程 金屬結晶的過程是形核（即晶核的不斷形成）與長大（即晶核的不斷長大）的過程。第一節(jié)第一節(jié) 金屬結晶的現象金屬結晶的現象第

15、二節(jié)第二節(jié) 金屬結晶的熱力學條件金屬結晶的熱力學條件熱力學第二定律:在等溫等壓條件下,物質系統總是自發(fā)地從自由能較高的狀態(tài)向自由能較低的狀態(tài)轉變。狀態(tài)的吉普斯自由能定義為： G = H-TS其中H為焓，S為熵。熵的物理意義是表示系統中原子排列混亂程度的參數。SdTdG第二節(jié)第二節(jié) 金屬結晶的熱力學條件金屬結晶的熱力學條件從圖中可看出，只有溫度低于理論熔點Tm時，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由能，液態(tài)金屬才可能自發(fā)地轉變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此，金屬結晶的熱力學條件是固相的自由能低于液相的自由能，且過冷是結晶的必要條件。液-固兩相的自由能差G為結晶的驅動力。單位體積自由能的變化GV與過冷度T的關系

16、為：由上式可見：過冷度越大，液、固兩相的自由能差越大，即相變的驅動力越大，結晶的速度便越快。TmTHGfV第三節(jié)第三節(jié) 金屬結晶的結構條件金屬結晶的結構條件金屬熔化時的體積增加35，說明固態(tài)金屬與液態(tài)金屬的原子間距相差不大。液態(tài)金屬結構示意圖和固態(tài)金屬的結構示意圖：相越伏（結構起伏）：液態(tài)金屬中時聚時散，此起彼伏的短程有序的原子集團。相越伏是晶核的胚芽，即晶胚。因此，金屬結晶的結構條件是液態(tài)金屬中的起伏。但只有在過冷液體中的相起伏才能成為晶胚。第三節(jié)第三節(jié) 金屬結晶的結構條件金屬結晶的結構條件液態(tài)金屬中不同尺寸相起伏出現的幾率如下：相 rmax起出現伏的幾率 相起伏大小 T 最大相起伏尺寸與過

17、冷度的關系如上圖。第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成形核方式:均勻形核(由相起伏晶胚直接生成晶核) 非均勻形核(依靠于固態(tài)雜質質點包括型壁上形成晶核)一、均勻形核一、均勻形核（一）形核時的能量變化和臨界晶核半徑在一定過冷度條件下，形成一球狀晶胚時系統自由能的總變化為：G與晶胚半徑的關系曲線如右下頁圖。圖中的rk為臨界晶核半徑23434rGrSGVGVVTHTGrfmVk22第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成當r r時，隨r的增大系統的自由能降低，故小于r的晶胚長大為晶核；當r = r時，隨r的增大或減小均使系統的自由能升高，故等于r的晶胚可能消失，也可能長大成為晶核。臨界晶核半徑rk與過冷度T

18、成反比，而液體中最大晶胚尺寸rmax隨過冷度T的增大而增大。兩條曲線的交點所對應的過冷度稱為臨界過冷度TK。 rk rmax TK T 第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成THTGrfmVk22第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成222323131631)2(4)2(34THTSGGGGfmKVVVK只有當過冷度TTK時，液體中最大晶胚尺寸rmax大于或等于臨界晶核半徑rk時，液體中最大晶胚才有可能長大成為晶核，結晶才能進行。純金屬結晶時均勻形核的臨界過冷度大約為0.2Tm。（二）形核功臨界形核功GK：臨界形核功GK與過冷度的平方成反比，過冷度增大，臨界形核功GK顯著降低，從而使結晶過程易于運行。

19、形核功由晶核周圍的能量起伏提供。第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成（三）形核率形核率：指在單位時間單位體積液相中形成的晶核數目。形核率受兩個方面因素的控制：一方面，隨過冷度的增大，臨界晶核半徑和形核功減小，形核率增大；另一方面，隨過冷度的增大，原子的擴散遷移能力減弱，使形核率減小。第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成二、非均勻形核二、非均勻形核（一）臨界晶核半徑和形核功非均勻形核示意圖非均勻形核的臨界晶核半徑rk 臨界形核功GK 式中稱為潤濕角。非均勻形核的形核功總是小于均勻形核的形核功,故非均勻形核所需過冷度小于均勻形核所需過冷度。THTGrfmLVLk22)4coscos32()4(3132

20、 LKKrG第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成（二）影響非均勻形核率的因素1.過冷度2.固體雜質結構3.固體雜質形貌4.過熱度5.其他因素第四節(jié)第四節(jié) 晶核的形成晶核的形成金屬結晶形核要點金屬結晶形核要點: :1.1.液態(tài)金屬的結晶必須在過冷的液體中運行，且過冷度必須大于臨界液態(tài)金屬的結晶必須在過冷的液體中運行，且過冷度必須大于臨界過冷度。過冷度。2.2.結晶的必要條件是過冷；結晶的熱力學條件是固相的自由能小于液結晶的必要條件是過冷；結晶的熱力學條件是固相的自由能小于液相的自由能；結晶的結構條件是相起伏；結晶的能量條件是能量起伏。相的自由能；結晶的結構條件是相起伏；結晶的能量條件是能量起伏。3

21、.3.臨界晶核半徑臨界晶核半徑r rk k與過冷度成反比，過冷度越大，則與過冷度成反比，過冷度越大，則r rk k值越小，形核值越小，形核率越大，但是形核度有一極大值；臨界晶核半徑率越大，但是形核度有一極大值；臨界晶核半徑r rk k與晶核的表面能成與晶核的表面能成正比，表面能越大，形核所需過冷度越大。正比，表面能越大，形核所需過冷度越大。4.4.晶核的形成過程是原子的擴散遷移過程，因此結晶必須在一定的溫晶核的形成過程是原子的擴散遷移過程，因此結晶必須在一定的溫度下進行。度下進行。5.5.在工業(yè)生產中，實際液態(tài)金屬的結晶總是以非均勻形核方式為主。在工業(yè)生產中，實際液態(tài)金屬的結晶總是以非均勻形核

22、方式為主。第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大晶核長大的必要條件還是過冷。一、固液界面的微觀結構一、固液界面的微觀結構（微觀到原子尺度）（一）光滑界面（二）粗糙界面(金屬）第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大二、晶體長大機制二、晶體長大機制（一）二維晶核長大機制：長大速度十分緩慢；（二）螺形位錯長大機制：長大速度較慢；（三）連續(xù)長大機制：長大速度很快。（金屬）第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大三、固液界面前沿液體中的溫度梯度三、固液界面前沿液體中的溫度梯度（一）正溫度梯度（二）負溫度梯度第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大四、晶體生長的界面形狀四、晶體生長的界面形狀晶體形態(tài)晶體形態(tài)（一）在正溫度梯度下生長的界面形態(tài)

23、平面長大、晶體長大后具有規(guī)則的外形（非金屬、化合物或少數幾種金屬性不強的金屬）；（二）（二）在負溫度梯度下生長的界面形態(tài)呈樹枝狀長大、晶體長大后呈樹枝狀（大部分金屬和以金屬為溶劑的固溶體）。第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大五、長大速度五、長大速度G G長大速度與過冷度的關系 G T第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大晶體長大的要點：晶體長大的要點：1.1.具有粗糙界面的金屬具有粗糙界面的金屬, ,其長大機制為連續(xù)長大，長大速度大，所需其長大機制為連續(xù)長大，長大速度大，所需過冷度小。過冷度小。2.2.具有光滑界面的金屬化合物、半金屬、（如硅和銻等）或非金屬等，具有光滑界面的金屬化合物、半金屬、（如硅和銻

24、等）或非金屬等，其其長大機制可能有兩種方式，其一為二維晶核長大方式，其二為螺其其長大機制可能有兩種方式，其一為二維晶核長大方式，其二為螺型位錯長大方式，它們的長大速度都很慢，所需的過冷度較大。型位錯長大方式，它們的長大速度都很慢，所需的過冷度較大。3.3.晶體成長的界面形態(tài)與界面前沿的溫度梯度和界面的微觀結構有關，晶體成長的界面形態(tài)與界面前沿的溫度梯度和界面的微觀結構有關，在正的溫度梯度長大時，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，呈鋸在正的溫度梯度長大時，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，呈鋸齒狀；粗糙界面的形態(tài)為平行于齒狀；粗糙界面的形態(tài)為平行于T Tm m等溫面的平直界面，呈平面長大方等溫面

25、的平直界面，呈平面長大方式。在負的溫度梯度長大時，一般金屬和半金屬的界面都呈樹枝狀。式。在負的溫度梯度長大時，一般金屬和半金屬的界面都呈樹枝狀。但也有特殊。但也有特殊。第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大六、晶粒大小的控制六、晶粒大小的控制晶粒大小的表示：晶粒度、晶粒的平均面積或晶粒的平均直徑。晶粒度：用G表示，N表示在放大100倍下，每平方英寸內晶粒的數目。12GN第五節(jié)第五節(jié) 晶核長大晶核長大晶粒大小影響金屬材料的性能。影響晶粒大小的因素是形核率和晶核的長大速度。單位面積中的晶粒數目ZS為：細化晶粒的方法：1.控制過冷度2.變質處理在澆注前往液態(tài)金屬中加入形核劑，促進形成大量的非均勻晶核或抑制晶

26、粒的長大而細化晶粒的方法。3.振動、攪動21)( 1 . 1GNZS第六節(jié)第六節(jié) 晶核鑄錠的組織與缺陷晶核鑄錠的組織與缺陷一、鑄錠三晶區(qū)的形成一、鑄錠三晶區(qū)的形成（一）表層的細晶區(qū)（二）柱狀晶區(qū)（三）中心等軸晶區(qū)第六節(jié)第六節(jié) 晶核鑄錠的組織與缺陷晶核鑄錠的組織與缺陷二、鑄錠組織的控制二、鑄錠組織的控制1.鑄型的冷卻能力2.澆注溫度與澆注速度3.熔化溫度三、鑄錠缺陷三、鑄錠缺陷（一）縮孔1.集中縮孔2.分散縮孔（疏松）（二）氣孔（三）夾雜物第三章第三章 二元合金的相結構與結晶二元合金的相結構與結晶【重點】【重點】1.1.合金及相圖的基本概念以及相關定律合金及相圖的基本概念以及相關定律 2.2.三

27、種基本類型的二元合金相圖分析三種基本類型的二元合金相圖分析 3. 3.二元合金結晶的過程分析二元合金結晶的過程分析 4. 4.杠桿定律的應用杠桿定律的應用【難點】合金相圖的建立【難點】合金相圖的建立【授課方式】講授【授課方式】講授【教學內容】知識點【教學內容】知識點1 1 合金的相結構合金的相結構 知識點知識點2 2 合金相圖的建立合金相圖的建立 知識點知識點3 3 勻晶、共晶、包晶相圖及合金的結勻晶、共晶、包晶相圖及合金的結晶晶 知識點知識點4 4 其他類型的二元相圖及二元相圖的其他類型的二元相圖及二元相圖的分析方法和使用分析方法和使用第一節(jié)第一節(jié) 合金中的相合金中的相合金：合金：由兩種或兩

28、種以上的金屬、或金屬與非金屬經熔煉或燒結等方法而成的具有金屬特性的物質。如鋼、黃銅、硬質合金等。組元：組元：組成合金最基本的、獨立的物質。二元合金：黃銅 Cu-Zn 碳鋼 Fe-C三元合金：不銹鋼 Fe-C-Cr多元合金:超硬鋁 Al-Zn-Mg-Cu合金系：合金系：由相同組元以不同比例配制成的一系列成分不同的合金。如Fe-C合金系：Q195、Q235、45、08、T1O、T12等。相：合金中結構相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分。相：合金中結構相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分。如Fe-C合金系中的基本相：鐵素體和滲碳體Fe3C相，鐵素體屬于一種固溶體相；滲碳體Fe3

29、C屬于金屬化合物相。組織：合金中不同形狀、大小、數量和分布的相，相互組合而成的綜組織：合金中不同形狀、大小、數量和分布的相，相互組合而成的綜合體。在顯微鏡下呈現一定的形貌圖象，又稱為顯微組織。合體。在顯微鏡下呈現一定的形貌圖象，又稱為顯微組織。第一節(jié)第一節(jié) 合金中的相合金中的相合金的性能取決于其組織。合金的性能取決于其組織。第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構根據晶體結構特點，合金中的相結構分為固溶體和金屬化合物兩大類。一、固溶體一、固溶體固溶體：一種組元溶入另一種組元的晶格中所形成的均勻固相。（一）固溶體的分類1.按溶質原子在晶格中的的位置分為:置換固溶體和間隙固溶體。2.按溶解度(固溶度

30、)分為:有限固溶體和無限固溶體。第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構3.按溶質原子分布的規(guī)律性分為:無序固溶體和有序固體。第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構（二）影響固溶體溶解度的因素1.晶體結構2.原子尺寸3.電負性4.電子濃度（三）固溶體的結構特征1.保持溶劑的晶格類型；2.溶質原子周圍的溶劑晶格畸變。（四）固溶體的性能特征1.固溶強化：在固溶體中，隨溶質濃度的增加，固溶體的強度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現象。2.在固溶體中，隨溶質濃度的增加，固溶體電阻率升高，而電阻溫度系數下降。第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構二、金屬化合物二、金屬化合物金屬化合物：組元間以一定的金屬結合

31、而成的具有一定金屬性質的化合物。如鋼中的:Fe3C黃銅中的CuZn鋁合金中的CuAl2（一）金屬化合物的分類1.正常價化合物如鋁合金中Mg2Si2.電子化合物如鋁合金中CuZn、Cu5Zn8、CuZn33.間隙相如VC4.間隙化合物如鋼中的:Fe3C第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結構合金的相結構（二）金屬化合物的晶體結構特征和性能特征晶體結構特征：一般不同于其任一組元的晶格。性能特征：具有高的熔點、硬度和脆性。如ZrC的熔點高達3805C，硬度高達HV2840，45鋼的硬度約HV400。三、合金的相組成類型三、合金的相組成類型1.單相固溶體合金，如單相黃銅H90、

32、H70；2.兩相或多相固溶體合金，如保險絲用鉛-錫合金； 3.固溶體+一個或多個金屬化合物相，如碳鋼，合金鋼，鋁合金等。第三節(jié)第三節(jié) 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立相圖：表示在平衡條件下合金系中合金的狀態(tài)（組成相）與溫度、成分間關系的圖解。又稱狀態(tài)圖或平衡圖。一、二元相圖的表示方法一、二元相圖的表示方法二、二元合金相圖的測定方法二、二元合金相圖的測定方法熱分析法、金相法、膨脹法等。以熱分析法測定CuNi合金相圖書資料為例：1.配制一系列不同成分的CuNi合金；2.測定所配合金的冷卻曲線；3.在冷卻曲線上找出合金的上臨界點(開始結晶溫度)點和下臨界點(終了結晶溫度點)；4.將上述臨界點標在

33、溫度-成分坐標中并用光滑曲線連接即得到CuNi合金相圖。第三節(jié)第三節(jié) 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立第三節(jié)第三節(jié) 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立三、相律及杠桿定律三、相律及杠桿定律（一）相律及其應用相律：表示在平衡條件下，系統的自由度數、組元數和相數之間的關系，其表達式為：f=C-P+2 f：為平衡系統的自由度數，即平衡系統的獨立可變因素（如溫度、壓力、成分）的數目； C：為平衡系統的組元數； P：為平衡系統的相數。對于金屬及合金系統，一般在一個大氣壓（即壓力不變）下生產和研究，故其相律的表達式為：f=C-P+1第三節(jié)第三節(jié) 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立相律應用1.利用相律

34、確定系統中可能共存的最多平衡相數；2.利用相律解釋純金屬與二元合金結晶時的一些區(qū)別。（二）杠桿定律1.當某一溫度二元合金由兩平衡相構成時，兩平衡相成分點為該溫度線與兩條平衡曲線的交點；2.當某一溫度二元合金由兩平衡相構成時，兩相的相對量符合杠桿定律。杠桿定律的證明：WL+W=1WLCL+WC=1C由上兩式可得：arrbWWL第三節(jié)第三節(jié) 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖:兩組元在液態(tài)和固態(tài)都能無限互溶的二元合金系所形成的相圖。例：Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo等。勻晶轉變：從液相中結晶出單相固溶體的過程。其表

35、達式為： L（固溶體）一、相圖分析一、相圖分析點：線：區(qū)：第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶二、固溶體合金的平衡結晶過程第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶固溶體合金的結晶與純金屬結晶的區(qū)別：1.異分結晶即：固溶體合金結晶時所結晶出的固相成分與液相的成分不同，這種結晶出的晶體與母相化學成分不同的結晶稱為異分結晶。同分結晶平衡分配系數：在一定溫度下，固液兩平衡相中的溶質濃度之比值。LCC0第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶2.固溶體在形核時，既需要結構起伏和能量起伏，同時還需要成分起伏。3.固溶體合金的結晶需要一定的溫度范圍。

36、三、固溶體合金的不平衡結晶三、固溶體合金的不平衡結晶第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶平衡結晶得到的組織：溶質濃度均勻的固溶體；不平衡結晶得到的組織：具有枝晶偏析的溶質濃度不均勻的固溶體。偏析枝晶偏析晶內偏析均勻化退火四、區(qū)域偏析與區(qū)域提純四、區(qū)域偏析與區(qū)域提純（一）區(qū)域偏析在大范圍內化學成分不均勻的現象。（二）區(qū)域提純第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶五、成分過冷及其對晶體成長形狀和鑄錠組織的影響五、成分過冷及其對晶體成長形狀和鑄錠組織的影響（一）形成成分過冷的條件及其影響因素成分過冷：由固液界面前沿的液相成分和固液界面前沿的液相的溫度梯度共同

37、決定的過冷稱為成分過冷。第四節(jié)第四節(jié) 勻晶相圖及固溶體的結晶勻晶相圖及固溶體的結晶（二）成分過冷對晶體成長形狀和鑄錠組織的影響 溫度梯度 溫度梯度 溫度梯度 固液界面 溫度梯度：平面晶 溫度梯度：胞狀晶 溫度梯度：樹枝晶第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖：兩組元在液態(tài)時相互無限互溶，在固態(tài)時相互有限互溶，發(fā)生共晶轉變，形成共晶組織的二元系相圖。例Pb-Sn、Ag-Cu相圖。第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶NMEL一、相圖分析一、相圖分析：Sn溶于Pb中的固溶體，最大溶解度為19%，：Pb溶于Sn中的固溶體，最大溶解度為2.5%；點：A：

38、Pb的熔點，B：Sn的熔點； M：固溶體的最大溶解度點， N：固溶體的最大溶解度點； E：共晶點共晶轉變：從一個液相中同時結晶出兩個不同固相的轉變。即：線：共晶轉變線：MEN線；固溶線：MF線，NG線；區(qū)：單相區(qū)L；兩相區(qū)：L+，L+，+；三相L+共存區(qū)：MEN線。第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶二、典型合金的平衡結晶及其組織二、典型合金的平衡結晶及其組織（一）含Sn量WSn19%的合金（合金）室溫下平衡組織：+第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶（二）共晶合金（合金）室溫下平衡組織：（+）第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結

39、晶（三）亞共晶合金（合金） 室溫下平衡組織： 初+（+）第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶（四）過共晶合金（合金） 室溫下平衡組織： 初+（+）第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶相組成物與組織組成物及其相對量的計算以WSn=30%的Pb-Sn合金為例共晶轉變完畢時，該合金的相組成物或稱為組成相為+，其相對量為： 30 M N %86%100195 .97305 .97W%14%100195 .971930W第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶%4 .74%100199 .61309 .61初W%6 .25%100199 .6

40、11930)(W共晶轉變完畢時，該合金的組織組成物 初+（+），其相對量為： 初 30 （+） M E 第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶初晶(先共晶相)和共晶組織的形態(tài)1.初晶的形態(tài):金屬或以金屬為溶劑的固溶體的初晶一般呈樹枝狀；金屬化合物、半金屬或非金屬的初晶一般具有邊比較整齊的規(guī)則外形。第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶2.共晶組織的形態(tài):層片狀、棒狀、球狀、針狀、螺旋狀、放射狀等。第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶三、不平衡結晶及其組織三、不平衡結晶及其組織（一）偽共晶在不平衡結晶條件下，成分在共晶點附近的亞共晶或

41、過共晶合金得到的全部共晶組織。即非共晶成分的合金得到的共晶組織。第五節(jié)第五節(jié) 共晶相圖及其合金的結晶共晶相圖及其合金的結晶（二）離異共晶在先共晶相數量較多而共晶組織甚少的情況下，有時共晶組織中一先共晶相相同的那一相會依附于先共晶相上生長，剩下的另一相則單獨存在于晶界處，從而使共晶組織的特征消失，這種兩相分離的共晶稱為離異共晶。四、比重偏析與區(qū)域偏析四、比重偏析與區(qū)域偏析（一）比重偏析（二）區(qū)域偏析1.正偏析：鑄件中低熔點元素的含量從先凝固的外層到后凝固的內層逐漸增多，高熔點元素的含量則逐漸減少，這種區(qū)域偏析稱為正偏析。2.反偏析（負偏析）：低熔點元素富集在鑄錠（件）先凝固的外層的現象。第六節(jié)第

42、六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖：兩組元在液態(tài)時相互無限互溶，在固態(tài)時相互有限互溶，并發(fā)生包晶轉變的二元系相圖。例Pt-Ag、Cu-Sn相圖等。第六節(jié)第六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶一、相圖分析一、相圖分析：Ag溶于Pt中的固溶體，最大溶解度為10.5%：Pt溶于Ag中的固溶體，最大溶解度為57.6%；點：A：Pt的熔點1772，B：Ag的熔點961.93； c：固溶體的最大溶解度點； d：包晶轉變時液相的成分點； e：包晶點。共晶轉變：一定成分液相和一定成分的固相作用，形成另一個固相的轉變。轉變式為：線：包晶轉變線：ced線；固溶線：cf線，eg

43、線；區(qū)：單相區(qū)L；兩相區(qū)：L+，L+，+；三相L+共存區(qū)：ced線。ecdL第六節(jié)第六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶二、典型合金的平衡結晶過程及其組織二、典型合金的平衡結晶過程及其組織（一）含銀量WAg=42.4%的Pt-Ag合金（合金）室溫下平衡組織：+第六節(jié)第六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶WAg=42.4%的Pt-Ag合金溫度降低到1186時，合金中相的成分點達到c點，液相的成分達到d點，它們的相對含量由杠桿定律可求出為： 在溫度1186點，液相L和固相發(fā)生包晶轉變：轉變結束后，液相L和固相消失，全部轉變?yōu)楣倘荏w。%2 .57%1005 .103 .6

44、65 .104 .42LW%8 .42%1005 .103 .664 .423 .66WecdL第六節(jié)第六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶（二）含銀量WAg=10.5%42.4%的Pt-Ag合金（合金）室溫下平衡組織：+第六節(jié)第六節(jié) 包晶相圖及其合金的結晶包晶相圖及其合金的結晶（三）含銀量WAg=42.4%66.3%的Pt-Ag合金（合金）室溫下平衡組織：+三、不平衡結晶及其組織三、不平衡結晶及其組織1.共晶轉變的不完全性2.非包晶線的合金發(fā)生包晶轉變四、包晶轉變的實際應用四、包晶轉變的實際應用細化晶粒的作用第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的二元合金相圖其他類型的二元合金相圖一、組元間形

45、成化合物的相圖一、組元間形成化合物的相圖（一）形成穩(wěn)定化合物的相圖（二）形成不穩(wěn)定化合物的相圖第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的二元合金相圖其他類型的二元合金相圖CuLL8736二、偏晶、熔晶和合晶相二、偏晶、熔晶和合晶相圖圖（一）偏晶相圖：偏晶轉變：一定成分的液相L1在一定溫度下分解為一定成分的固相和另一個成分的液相L2的轉變。如Cu-Pb相圖中的偏晶轉變。第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的二元合金相圖其他類型的二元合金相圖（二）熔晶相圖：熔晶轉變：一定成分的固相在一定溫度下轉變另一個固相和液相的轉變。如Fe-B相圖中的熔晶轉變。 + L L第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的二元合金相圖其他類型的二元合金相圖（三）合晶相

46、圖：合晶轉變：兩個一定成分的液相在一定溫度下相互作用形成一個固相的恒溫轉變。如Na-Zn相圖中的晶轉變。 L L1 1 + L+ L2 2 三、具有固態(tài)轉變的二元合金相圖三、具有固態(tài)轉變的二元合金相圖（一）共析轉變一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外兩個一定成分固相的轉變過程。如Fe-Fe3C相圖中的共析轉變。其轉變式為:S P +Fe3C所得組織稱為共析組織，比共晶組織更細密。(二)包析轉變兩個一定成分的固相在恒溫下轉變?yōu)橐粋€新的一定成分固相的過程。如Fe-B相圖中的包析轉變,其轉變式為:第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的二元合金相圖其他類型的二元合金相圖 + Fe + Fe2 2B B (三)固溶

47、體的同素異構轉變 如Fe-Fe3C相圖中的鐵素體(體心立方)轉變?yōu)閵W氏體(面心立方)，再冷卻下來轉變?yōu)殍F素體(體心立方)。 （四）有序-無序轉變 如Cu-Zn相圖中的無序固溶體相，在一定溫度下轉變?yōu)橛行蚬倘荏w相 （五）磁性轉變 如Fe-Fe3C相圖中的鐵素體的磁性轉變。第八節(jié)第八節(jié) 二元相圖的分析和使用二元相圖的分析和使用一、相圖分析步驟一、相圖分析步驟1）首先看相圖中是否存在穩(wěn)定化合物，以穩(wěn)定化合物作為組元，把相圖分成幾部分。2）理解相圖中單相區(qū)中所標的相，根據相區(qū)接觸法則即相鄰相區(qū)的相數差為1（點接觸除外），弄清其它相區(qū)的組成相。3）找出三相共存水平線，與三個單相區(qū)成點接觸，與三個兩相區(qū)成

48、線接觸。4）利用相圖分析典型合金的結晶過程及組織。二、應用相圖時要注意的問題二、應用相圖時要注意的問題1）相圖反映的是在平衡條件下相的平衡，而不是組織的平衡；2）相圖給出的是平衡狀態(tài)時的情況；3）二元相圖只反映二元系合金相的平衡關系。第八節(jié)第八節(jié) 二元相圖的分析和使用二元相圖的分析和使用三、根據相圖判斷合金的性能三、根據相圖判斷合金的性能1）根據相圖判斷合金的力學性能和物理性能第八節(jié)第八節(jié) 二元相圖的分析和使用二元相圖的分析和使用（二）根據相圖判斷合金的鑄造性能鑄造性能：縮孔性質、流動性、成分偏析傾向等。第四章第四章 鐵碳合金鐵碳合金重點】重點】 1. 1.鐵碳合金的組成相及分類鐵碳合金的組成

49、相及分類 2.2.Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析 3. 3.典型鐵碳合金的平衡結晶過程及組織典型鐵碳合金的平衡結晶過程及組織 4. 4.鐵碳合金相組成物及組織組成物相對量的計算鐵碳合金相組成物及組織組成物相對量的計算 5. 5.鐵碳合金成分鐵碳合金成分-組織組織-性能之間的變化規(guī)律性能之間的變化規(guī)律 【難點】鋼中雜質元素的影響【難點】鋼中雜質元素的影響【授課方式】講授【授課方式】講授【教學內容】知識點【教學內容】知識點1 1 鐵碳合金的組元及基本相鐵碳合金的組元及基本相 知識點知識點2 2 Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析 知識點知識點3 3 鐵碳合金的平衡結

50、晶過程及組織鐵碳合金的平衡結晶過程及組織 知識點知識點4 4 含碳量對鐵碳合金的平衡組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金的平衡組織和性能的影響 知識點知識點5 5 鋼中的雜質元素及鋼錠組織鋼中的雜質元素及鋼錠組織第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的組元及基本相鐵碳合金的組元及基本相一、純鐵一、純鐵熔點：1538，汽化點：2738，密度：在20時為7.87g/cm3。（一）鐵的同素異構轉變（二）鐵素體與奧氏體鐵素體：碳溶于-Fe中的間隙 固溶體。表示符號為 F 或 最大溶解度為0.0218%。碳溶于-Fe中的間隙固溶體稱為高溫鐵素體 。用符號表示最大溶解度為0.09%。鐵素體的性能與純鐵基本相同，即強度、硬度不

51、高，塑性、韌性良好。居里點也是770（A2）第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的組元及基本相鐵碳合金的組元及基本相奧氏體：碳溶于-Fe中的間隙固溶體。表示符號為 A 或 最大溶解度為2.11%。奧氏體的性能：塑性很好，不具有鐵磁性，是順磁性相。（三）純鐵的性能與用途性能：塑性、韌性很好，硬度低，約80HBW，強度很低；導磁率高。用途：軟磁材料鐵芯。二、滲碳體二、滲碳體鐵與碳以一定的金屬鍵形成的金屬化合物FeFe3 3C C，屬間隙化合物，鐵碳原子個數比為1:3，其含碳量為6.69%。性能特征：硬度很高為800HBW，但塑性很差。在230（A0）以下具有弱鐵磁性。理論熔點為1227。第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的

52、組元及基本相鐵碳合金的組元及基本相滲碳體的晶體結構圖：第二節(jié)第二節(jié) Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析一、相圖中的點、線、區(qū)一、相圖中的點、線、區(qū)及其意義及其意義單相區(qū)：5個兩相區(qū)：7個三相區(qū)：三條三相共存線。二、包晶轉變二、包晶轉變（水平線HJB）三、共晶轉變三、共晶轉變（水平線ECF）CFeLECC31148 JCHBL 1495第二節(jié)第二節(jié) Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析%3 .111%7 .880218. 069. 677. 069. 63WWPKSKWCFe共晶轉變所形成的奧氏體和滲碳體的混合物稱為萊氏體。表示符號為Ld。四、共析轉變四、共析轉變（水平

53、線PSK）共析轉變所形成的鐵素體和滲碳體的混合物稱為珠光體。表示符號為P。根據杠桿定律可計算出珠光體中鐵素體和滲碳體的相對量，即CFePCS3727 第二節(jié)第二節(jié) Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析萊氏體組織 珠光體的組織第二節(jié)第二節(jié) Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖分析相圖分析五、三條重要的特性曲線五、三條重要的特性曲線（一）GS線 GS線又稱A3線，它是在冷卻過程中從奧氏體中析出鐵素體的開始線，也是在加熱過程中鐵素體溶入奧氏體的終了線。（二）ES線 ES線又稱Acm線，它是碳在奧氏體中的溶解度曲線，當奧氏體冷卻到ES線以下，從奧氏體中析出二次滲碳體Fe3C。（三）PQ線

54、PQ線是碳在鐵素體中的溶解度曲線，當鐵素體冷卻到PQ線以下，從鐵素體中析出三次滲碳體Fe3C。第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的分類：1.工業(yè)純鐵2.碳鋼1)亞共析鋼2)共析鋼3)過共析鋼3.白口鑄鐵1)亞共晶白口鐵2)共晶白口鐵3)過共晶白口鐵第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織一、一、W WC C=0.01%=0.01%的工業(yè)純鐵的平衡結晶過程的工業(yè)純鐵的平衡結晶過程室溫下其平衡組織為:F(F(或 ) +Fe3C(極少量)第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織二、共析

55、鋼的平衡結晶過程二、共析鋼的平衡結晶過程室溫下其平衡組織為:P第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織三、亞共析鋼的平衡結晶過程三、亞共析鋼的平衡結晶過程室溫下其平衡組織為:F+P第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織四、過共析鋼的平衡結晶過程四、過共析鋼的平衡結晶過程室溫下其平衡組織為:P+Fe3C第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織五、共晶白口鐵的平衡結晶過程五、共晶白口鐵的平衡結晶過程室溫下其平衡組織為:Ld第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織

56、六、亞共晶白口鐵的平衡結晶六、亞共晶白口鐵的平衡結晶過程過程室溫下其平衡組織為:P+Fe3C+Ld第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織七、過共晶白口鐵的平衡結晶七、過共晶白口鐵的平衡結晶過程過程室溫下其平衡組織為：Fe3C+Ld第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金按組織組成物填圖：第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金的平衡結晶過程及其組織鐵碳合金按組織組成物填圖：第四節(jié)第四節(jié) 含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響一、對平衡組織的影響一、對平衡組織的影響二、對力

57、學性能的影響二、對力學性能的影響鐵碳合金的成分平衡組織組成物（和相組成物）性能之間關系如右圖：第四節(jié)第四節(jié) 含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響三、對工藝性能的影響三、對工藝性能的影響（一）切削加工性能：包括切削速度、切削力、表面粗糙度等。鋼的硬度在250HBW左右的切削加工性能好，低碳鋼硬度低，易粘刀，影響表面粗糙度，切削加工性能不好。（二）可鍛性：金屬在壓力加工時，能改變形狀而不產生裂紋的性能，取決于塑性又稱延展性。低碳鋼的可鍛性較好，隨含碳量增加，可鍛性逐漸變差。奧氏體具有良好的塑性，具有良好的可鍛性。鋼的始軋溫度一般在1200左右，終軋溫度在850左

58、右。（為什么？）（三）鑄造性：包括液態(tài)金屬的流動性、收縮性和偏析傾向等。1.流動性:最主要的影響因素是化學成分和澆注溫度。第四節(jié)第四節(jié) 含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響成分的影響：結晶溫度范圍越大，流動性越差。澆注溫度的影響：過熱度越大，流動性越好。共晶白口鐵的鑄造性最好。2.收縮性收縮階段包括：（1）液態(tài)收縮（2）凝固收縮（3）固態(tài)收縮碳鋼隨含碳量的增大,其體積收縮率越大.3.枝晶偏析固相線和液相線的水平距離和垂直距離越大，枝晶偏析越嚴重。第五節(jié)第五節(jié) 鋼中的雜質元素及鋼錠組織鋼中的雜質元素及鋼錠組織一、鋼中的雜質元素及其影響（一）錳（有益）來源：煉鋼過程中加的脫氧劑。含量：一般WMn0.8%，但有的情況下控制在0.81.2%之間。存在形式：固溶于鐵素體