金屬與合金,鐵碳相圖

1、模塊二 金屬與合金2.1 金屬晶體與金屬結(jié)晶一、知識(shí)回顧上節(jié)課我們對(duì)金屬的性能進(jìn)行了專項(xiàng)測(cè)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)驗(yàn)，了解到自已的不足。使學(xué)生對(duì)金屬性能有了全面認(rèn)識(shí)。二、新課引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了金屬材料的物理和化學(xué)性能，通過(guò)對(duì)一些常見(jiàn)金屬的性能進(jìn)行學(xué)習(xí)，以及在金屬的使用中這些性能的重要改進(jìn)行講解，同時(shí)也講授了金屬的一些工藝性能，使學(xué)生對(duì)金屬性能有了全面認(rèn)識(shí)。三、新課內(nèi)容(一)、晶體與非晶體固態(tài)物質(zhì)按其原子（或分子）聚集狀態(tài)可分為晶體和非晶體兩大類。晶體：晶體是指組成微粒（原子、離子或分子）呈規(guī)則排列的物質(zhì)。非晶體：非晶體是指其組成微粒無(wú)規(guī)則堆積在一起的物質(zhì)。（如松香、玻璃、瀝青） 晶體的特點(diǎn)：a.原子在三維

2、空間呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列； b.具有一定的熔點(diǎn)，如鐵的熔點(diǎn)為1538，銅的熔點(diǎn)為1083；c.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； d4.在一定條件下有規(guī)則的幾何外形。非晶體的特點(diǎn)：a.原子在三維空間呈不規(guī)則的排列。b.沒(méi)有固定熔點(diǎn)，隨著溫度的升高將逐漸變軟，最終 變?yōu)橛忻黠@流動(dòng)性的液體。如塑料、玻璃、瀝青等。c.各個(gè)方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于原子三維空間內(nèi)排列是否規(guī)則。（二）、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)1、晶格與晶胞為了便于表明晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，把每個(gè)原子看成是固定不動(dòng)的剛性小球，并用一些幾何線條將晶格中各原子的中心連接起

3、來(lái)，構(gòu)成一個(gè)空間格架，各原子的中心就處在格架的幾個(gè)結(jié)點(diǎn)上，這種抽象的、用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡(jiǎn)稱晶格。由于晶體中原子有規(guī)則排列且有周期性的特點(diǎn)，為了便于討論 通常只從晶格中，選取一個(gè)能夠完全反映晶格特征的、最小的幾何單元來(lái)分析晶體中原子排列的規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元稱為晶胞 在晶體學(xué)中，通常取晶胞角上某一結(jié)點(diǎn)作為原點(diǎn)，沿其三條棱邊作三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z，并稱之為晶軸，而且規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)的前、右、上方為軸的正方向，反之為反方向，并以（晶格常數(shù)）棱邊長(zhǎng)度和棱面夾角來(lái)表示晶胞的形狀和大小 。整個(gè)晶格就是有許多大小、形狀和位向相同的晶胞在空間重復(fù)堆積而成的。2、常見(jiàn)金屬的晶格類型

4、a.體心立方晶格：體心立方晶格的晶胞是立方體，立方體的八個(gè)頂角和中心各有一個(gè)原子，晶胞中實(shí)際含有的原子數(shù)為2個(gè)。具有體心立方晶格的金屬：-Fe、Cr、W、Mo、V、等30余種金屬。 b.面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞是立方體，立方體的八個(gè)頂角和六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子，晶胞中實(shí)際含有的原子數(shù)為4個(gè)。具有面心立方晶格的金屬：-Fe、Ni、Al、Cu、Au、Agc.密排六方晶格：密排六方晶格的晶胞是六方柱體，在六方柱體的十二個(gè)頂角和上下底面中心各有一個(gè)原子，另外在上下面之間還有三個(gè)原子，晶胞中實(shí)際含有原子數(shù)為6個(gè)。具有密排六方晶格的金屬：Mg、Cd、Zn、Be、-Ti（三）、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)1

5、、金屬的多晶體結(jié)構(gòu)晶格位向完全一致的晶體叫做單晶體。實(shí)際使用的金屬材料，由于受結(jié)晶條件和其它因素的限制，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是由許多尺寸很小，各自結(jié)晶方位都不同的小單晶體組合在一起的多晶體構(gòu)成。 由多晶粒構(gòu)成的晶體稱為多晶體。多晶體材料內(nèi)部以晶界分開(kāi)的、晶體學(xué)位向相同的晶體稱為晶粒。兩晶粒之間的交界處稱為晶界2. 晶體缺陷實(shí)際晶體中存在的晶體缺陷，按缺陷幾何特征可分為三種： 點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺。a點(diǎn)缺陷：點(diǎn)缺陷是晶體中成點(diǎn)狀的缺陷，即在三維空間上的尺寸都很小的晶體缺陷。在實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)，往往未被原子所占據(jù)，這種空著的位置稱為空位。同時(shí)又可能在個(gè)別空隙處出現(xiàn)多余的原子，這種不占有正常的

6、晶格位置，而處在晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)金屬晶體結(jié)構(gòu)基本知識(shí)中晶格與晶胞的區(qū)別進(jìn)行講解，并學(xué)習(xí)幾種常見(jiàn)的金屬晶格類型。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題一。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金2.2 合金的基本組織和性能一、知識(shí)回顧上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容為金屬晶體與金屬結(jié)晶，對(duì)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的概念、金屬晶格的類型、純金屬的冷卻曲線進(jìn)行了學(xué)習(xí)。二、新課引入純金屬具有較高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性以及金屬光澤，但其強(qiáng)度、硬度都較低，不宜用于制作對(duì)力學(xué)性能要求較高的各種機(jī)械零件、工具和模具等。三、新課內(nèi)容一般來(lái)說(shuō)，純金屬大都具有優(yōu)良的塑性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，

7、但它們?nèi)≈评щy，價(jià)格較貴，種類有限，特別是力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度較低，耐磨性都比較低），難以滿足多種高性能的要求，因此，工程上大量使用的金屬材料都是根據(jù)性能需要而配制的各種不同成分的合金，如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁合金及銅合金等。（一）、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組成的具有金屬特性的物質(zhì)。如黃銅是銅和鋅的組成合金；碳鋼是鐵和碳組成的合金；硬鋁是鋁、銅是鎂組成的合金等。合金不僅具有純金屬的基本特性，同時(shí)還具備了比純金屬更好的力學(xué)性能和特殊的物理、化學(xué)性能。另外，由于組成合金的各元素比例可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而使合金的性能隨之發(fā)生一系列變化，滿足工業(yè)生產(chǎn)中各類機(jī)

8、械零件的不同性能要求。2、組元組成合金的基本的物質(zhì)稱為組元。組元大多數(shù)是元素，如鐵碳合金中的鐵元素和碳元素是組元；銅鋅合金中的銅元素和鋅元素也是組元。有時(shí)穩(wěn)定的化合物也可作為組元，如Fe3C等。3、相相是在金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組分。包括固溶體、金屬化合物及純物質(zhì)（石墨）。4、組織組織泛指用金相觀察方法看到的由形態(tài)、尺寸不同和分布方式不同的一種或多種相構(gòu)成的總體。將金屬試樣的磨面經(jīng)適當(dāng)處理后用肉眼或借助放大鏡觀察的組織，稱為宏觀組織；將用適當(dāng)方法（如浸蝕）處理后的金屬試樣的磨面復(fù)型或制成的薄膜置于光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下觀察到的組織，稱為顯微組織。只由一種相組成的組織稱為

9、單相組織；由幾種相組成的組織稱為多相組織。金屬材料的組織不同，其性能也就不同。（二）、合金的相根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相可分為固溶全和金屬化合物兩大類。1、固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑晶格類型的合金相，稱為固溶體。例如鐵碳合金中，鐵中溶入碳原子而形成的鐵素體即為固溶體。根據(jù)溶質(zhì)元素在溶劑晶格中所占位置的不同，固溶體可分為置換固溶體和間隙固溶體兩類。置換固溶體就是溶質(zhì)原子替換了溶劑晶格某結(jié)點(diǎn)上的原子而形成的（如圖）。間隙固溶體就是溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格的單間隙之中而形成的（如圖）。因晶格中的空隙位置是有限的，所以間隙固溶體是有限固溶體。由于溶質(zhì)原子的溶入，會(huì)引起

10、固溶體晶格發(fā)生畸變，如圖，晶格畸變使合金變形阻力增大，從而提高了合金的強(qiáng)度和硬度，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。它是提高材料力學(xué)性能的重要途徑之一。例如，我國(guó)和低合金強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，就是利用錳、硅等元素來(lái)強(qiáng)化鐵素體，從而使材料的力學(xué)性能大為提高。2、金屬化合物金屬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，其晶格類型和性能完全不同于合金中的任一組元，一般可用分子式來(lái)表示。金屬化合物一般具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性均提高，而塑性和韌性降低。金屬化合物是許多高合金的重要組成相，與固溶體適當(dāng)配合可以提高合金的綜合力學(xué)性能。3、機(jī)

11、械混合物機(jī)械混合物是合金中的一類復(fù)相混合物組織，不同的相均可互相組合形成機(jī)械混合物。各相在機(jī)械混合物中仍保持原有的晶格和性能，機(jī)械混合物的性能介于組成的相性能之間，工業(yè)上大多數(shù)合金均由混合物組成，如鋼、鑄鐵、鋁合金等。（三）、合金相圖相圖是描述系統(tǒng)的狀態(tài)、溫度、壓力及成份之間關(guān)系的一種圖解。利用相圖可以知道不同成份的材料在不同溫度、壓力下存在哪些相、各相的相對(duì)量及不同相之間發(fā)生變化的條件。因此，相圖是人們認(rèn)識(shí)材料的相當(dāng)有用的工具。我們知道一個(gè)系統(tǒng)只有在平衡條件下才處于唯一的一種狀態(tài)，所以相圖反映的是這種在某個(gè)溫度、壓力下平衡時(shí)各相間的關(guān)系。四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶，講授

12、了合金、組元、合金系與組織的概念，并對(duì)合金的相結(jié)構(gòu)如固溶體、金屬化合物與機(jī)械混合物進(jìn)行講解。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題二。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金2.3 鐵碳合金及相圖（一）一、知識(shí)回顧掌握了純金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶后，我們對(duì)它們的組織與性能有了一定了解，對(duì)一些基本概念如合金、組元、合金系、相、組織進(jìn)行了解，對(duì)固溶體和金屬化合物與機(jī)械混合物的熔點(diǎn)等性能有一定了解。二、新課引入通過(guò)前課學(xué)習(xí),我們了解了一般的純金屬和合金的性能,本節(jié)我們將學(xué)習(xí)鐵碳合金的性能,對(duì)鐵碳合金的三種基本組織進(jìn)行學(xué)習(xí),為后面學(xué)習(xí)的鐵碳合金相圖打下基礎(chǔ)。三、新課內(nèi)容鋼鐵材料是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的合金，它們

13、均以鐵和碳兩種元素為主要元素的合金。由于鋼鐵材料的成分（碳含量）不同，因此組織和性能也不相同，應(yīng)用場(chǎng)合也不一樣。鐵碳合金的基本組織有五種，分別是鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體。(一)、鐵素體：F1、概念：碳溶于a-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。2、晶格類型：由于碳是溶于a-Fe的間隙中的間隙固溶體稱，所以F的晶格類型將保持a-Fe的體心立方晶格。3、特點(diǎn)：由于a-Fe是體心立方晶格，晶格間隙較小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，在727時(shí)，碳在a-Fe中的最大溶解度為0.0218，隨著溫度的降低逐漸減小。4、性能：由于F的含碳量低，F(xiàn)的性能與純鐵相似。具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)的和硬

14、度較低，F(xiàn)是鋼的五種組織中含碳量最低的組織。(二)、奧氏體：A1、概念：談溶解于y-Fe中形成的間隙固溶體，稱為奧氏體。2、晶格類型：由于碳是溶于y-Fe中的間隙固溶體，所以?shī)W氏體將保持y-Fe的面心立方晶格。3、特點(diǎn)：由于y-Fe是在高溫下存在（1394-912）的面心立方晶格結(jié)構(gòu)，晶格間隙較大，故奧氏體的溶碳能力較強(qiáng)，在1148時(shí)溶碳能力為2.11，隨著溫度的下降，溶碳能力逐漸減小，在727時(shí)溶碳能力為0.77。4、性能特點(diǎn)：由于呈面心立方晶格，雖含碳量高，但其強(qiáng)度和硬度不是很高，卻有良好的塑性。奧氏體存在于727以上的高溫范圍內(nèi)。(三)、滲碳體：Fe3C1、概念：含碳量為6.69的鐵碳金

15、屬化合物。2、晶格類型：具有獨(dú)特的復(fù)雜的斜方晶格類型。3、特點(diǎn)性能：熔點(diǎn)高（1227），硬度高（達(dá)到950-1050HV），塑性和韌性幾乎為0，脆性極大，是個(gè)脆硬組織，沒(méi)有伸長(zhǎng)率和沖擊韌性。滲碳體是鋼中的主要強(qiáng)化相，在鋼或鑄鐵中以片狀、球狀或網(wǎng)狀分布。在高溫下長(zhǎng)期停留或冷卻緩慢時(shí)，可分解為鐵和石墨狀的自由碳。(四)、珠光體：P1、概念：F和Fe3C的混合物。2、晶格類型：保持各相原有的晶格類型。F和Fe3C片層相間、交替排列。3、含碳量：緩慢冷卻下其含碳量為0.77（727）。4、性能特點(diǎn)：由于是硬的滲碳體和軟的鐵素體的混合物，力學(xué)性能主要取決于鐵素體和滲碳體各自的含量。一般強(qiáng)度較高，硬度適中

16、，具有一定的塑性。(五)、萊氏體：Ld、Ld1、概念：萊氏體是奧氏體與滲碳體的化合物。它是含碳量為4.3的液態(tài)合金在1148時(shí)從液態(tài)合金中結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。Ld為高溫萊氏體727，由于奧氏體在727時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體是有珠光體和滲碳體組成的叫低溫萊氏體Ld。2、性能和特點(diǎn)：由于萊氏體的基體是滲碳體，所以它的性能接近滲碳體，硬度高，塑性差。四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了鐵碳合金中的不同組織,概括起來(lái)就是三個(gè)基本組織,對(duì)這三種組織的名稱、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能進(jìn)行講授，為下節(jié)課的鐵碳合金相圖知識(shí)的掌握打下基礎(chǔ)。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題三（一（1,2,3,4

17、）。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金2.3 鐵碳合金相圖(二)一、知識(shí)回顧上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了鐵碳合金中的不同組織,概括起來(lái)就是三個(gè)基本組織,對(duì)這三種組織的名稱、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能進(jìn)行講授，為下節(jié)課的鐵碳合金相圖知識(shí)的掌握打下基礎(chǔ)。二、新課引入為了將所有鐵碳合金的性能匯總，我們?cè)O(shè)計(jì)出了鐵碳合金相圖，它可以研究所有鐵碳合金的組織變化規(guī)律，也是機(jī)械加工專業(yè)重點(diǎn)要掌握的內(nèi)容，內(nèi)容稍顯枯燥，但請(qǐng)大家提高精神。三、新課內(nèi)容(一)、相圖中的點(diǎn)（14個(gè)）1組元的熔點(diǎn)： A (0, 1538) 鐵的熔點(diǎn)；D (6.69, 1227) Fe3C的熔點(diǎn)2同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)：N（0, 1394）-Fe -Fe；G（

18、0, 912）-Fe -Fe 3碳在鐵中最大溶解度點(diǎn)： P（0.0218，727），碳在-Fe 中的最大溶解度 E（2.11，1148），碳在-Fe 中的最大溶解度 H (0.09，1495)，碳在-Fe中的最大溶解度 Q（0.0008，RT），室溫下碳在-Fe 中的溶解度4.三相共存點(diǎn)：S（共析點(diǎn)，0.77，727），（AF Fe3C）C（共晶點(diǎn)，4.3，1148），（ AL Fe3C） J（包晶點(diǎn)，0.17，1495）（ d AL ）5.其它點(diǎn) B（0.53，1495），發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)液相的成分 F（6.69,1148 ） ， 滲碳體 K (6.69,727 ) ， 滲碳體(二)、相圖中的

19、線1液相線()：結(jié)晶時(shí)液相的成分，在其上體系為液相；2固相線（）：結(jié)晶時(shí)固相的成分，其下為固相。3恒溫轉(zhuǎn)變的線：HJB 包晶線、ECF共晶線、PSK共析線。PSK 線，共析線。在此線上的合金都要發(fā)生共析反應(yīng)。冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度；加熱時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度；PSK線又稱A1線。4固溶度線 ES線：碳在奧氏體中的溶解度線，隨溫度溫度，溶解度 ；0.77%2.11%C。冷卻時(shí)，從奧氏體中開(kāi)始析出二次滲碳體的溫度；加熱時(shí)，二次滲碳體完全溶入奧氏體中的溫度。ES線又叫作Acm線。PQ 線：碳在鐵素體中的溶解度；隨溫度 ，最大溶解度 ；0.0008% 0.0218%C；冷卻時(shí)，從鐵素體

20、中開(kāi)始析出三次滲碳體的溫度；加熱時(shí)，三次滲碳體完全溶入鐵素體的溫度。5同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變線：NH 和 NJ，GS 和 GP。GS線：冷卻時(shí)，由奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度；加熱時(shí)，鐵素體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度，GS線又叫作A3線。(三)、 相圖中的相區(qū)1單相區(qū)（4個(gè)1個(gè)）： L、A、F 、（ Fe3C）2兩相區(qū)（7個(gè)）：L + 、L + Fe3C、L + A、 + A 、A + F 、A + Fe3C 、F + Fe3C。（四）、基本轉(zhuǎn)變類型1勻晶反應(yīng)L : 由液相中直接結(jié)晶出相。合金的成分線與AB線相交，Wc：0 0.53%。L A: 由液相中直接結(jié)晶出A相。合金的成分線與BC線相交，Wc：0.5

21、3% 4.3%。L Fe3C: 由液相中直接結(jié)晶出Fe3C相。合金的成分線與CD線相交，Wc：4.3% 6.69%LdA2包晶反應(yīng)dH0.09LB0.53AJ0.17+1495C含義：具有J點(diǎn)成分的鐵碳合金冷卻至14950C，液相和相在轉(zhuǎn)變過(guò)程中恰好全部消耗完，生成了單一的J點(diǎn)成分的A相。 包晶點(diǎn) ：J（0.17，1495） 產(chǎn) 物：?jiǎn)蜗鄪W氏體（ A ） 發(fā)生包晶反應(yīng)的合金成分： 0.09%-0.53% C 。 即合金的成分線與HJB線相交。四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了鐵碳合金相圖，先對(duì)圖上不同規(guī)律點(diǎn)、線、區(qū)進(jìn)行講解，然后要同學(xué)講解，最后要求同學(xué)上黑板畫(huà)鐵碳合金相圖，并說(shuō)出鐵碳合金相圖的組織轉(zhuǎn)

22、變過(guò)程。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題三（二（1,2,3,4,5,6）。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金2.3 鐵碳合金相圖（三）一、知識(shí)回顧上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了鐵碳合金的共析、共晶進(jìn)行了學(xué)習(xí)和講解。二、新課引入本節(jié)課繼續(xù)學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖，對(duì)碳含量、組織和成份進(jìn)行講授。三、新課內(nèi)容（一）、鐵碳合金分類工業(yè)純鐵、鋼（亞共析、共析、過(guò)共析鋼）、鑄鐵（亞共晶、共晶、過(guò)共晶白口鑄鐵） （二）、典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析分析方法和步驟：在相圖的橫坐標(biāo)上找出給定的成分點(diǎn)，過(guò)該點(diǎn)作成分線；在成分線與相圖的各條線的交點(diǎn)作標(biāo)記（一般用1、2、3、4.）寫(xiě)出每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間或者重要點(diǎn)上發(fā)生的轉(zhuǎn)變（由液相分析至室溫）。室

23、溫下該成分線所在的相區(qū)，合金室溫下就具有那個(gè)相；組織組成物則取決于冷卻過(guò)程中發(fā)生的轉(zhuǎn)變。1.Wc0.77%的鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析合金在1點(diǎn)溫度以上為液相L；在12溫度之間，發(fā)生勻晶反應(yīng)，從液相中析出奧氏體相；在23點(diǎn)溫度之間，為單相奧氏體，只有溫度的降低；在3點(diǎn)（S點(diǎn)）時(shí)到達(dá)共析溫度（7270C，奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光體組織；3點(diǎn)以下直到室溫，合金溫度降低，為珠光體組織。所以，Wc0.77%的鐵碳合金 室溫下的相：F+Fe3C 組織組成物：P(珠光體）（100） 組織形貌： F和Fe3C層片狀混合物2.Wc0.4%的鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析合金在1點(diǎn)溫度以上為液相L；在12點(diǎn)溫度之間，發(fā)生勻

24、晶轉(zhuǎn)變，從液相中結(jié)晶出鐵素體相；在2點(diǎn)1495，液相L與相發(fā)生包晶反應(yīng)，生成奧氏體A，液相有剩余；在23點(diǎn)溫度之間，剩余的液相向A相轉(zhuǎn)變；在34點(diǎn)溫度之間，為單相奧氏體，合金溫度降低；在45點(diǎn)溫度之間，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，A向F（先共析鐵素體）轉(zhuǎn)變，為（FA）兩相；在5點(diǎn)727，未轉(zhuǎn)變成F的A發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光體（P）組織；從5點(diǎn)直到室溫，組織為（FP），合金溫度降低，沒(méi)有組織轉(zhuǎn)變。 室溫下的相：F+Fe3C；組織組成物：F和P；組織形貌： 塊狀F和片狀P ；過(guò)共析鋼（1.2C）合金在BC線溫度以上為液相L；在BC線JE線溫度之間，發(fā)生勻晶反應(yīng)，從液相中析出奧氏體相；在JE線ES線溫度之間，為單

25、相奧氏體，合金溫度降低；在ES線PSK線溫度之間，從奧氏體中析出二次滲碳體相（先共析滲碳體），合金為AFe3C兩相；在PSK線上727時(shí)，未轉(zhuǎn)變的奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織；從727直到室溫，合金溫度降低，沒(méi)有發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。室溫下的相：F+Fe3C室溫組織：珠光體二次滲碳體。組織形態(tài)：片狀P和二次滲碳體呈網(wǎng)狀分布在A晶界。在過(guò)共析鋼中，當(dāng)碳含量小于0.9時(shí)，二次滲碳體呈片狀分布在A晶界；當(dāng)碳含量大于0.9時(shí)，二次滲碳體成為網(wǎng)狀沿晶界分布。室溫下組織組成物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的計(jì)算：4白口鑄鐵的平衡結(jié)晶過(guò)程（略）四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了鐵碳合金相圖，對(duì)不同組織進(jìn)行講解，對(duì)碳含量對(duì)組織和成份

26、的影響進(jìn)行講解。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題三（三（1-10）。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金2.3 鐵碳合金相圖（四）一、知識(shí)回顧上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了鐵碳合金的共析、共晶進(jìn)行了學(xué)習(xí)和講解。二、新課引入本節(jié)課繼續(xù)學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖，對(duì)碳含量、組織和成份進(jìn)行講授。三、新課內(nèi)容（一）、碳對(duì)鐵碳合金平衡組織和性能的影響 1含碳量對(duì)合金平衡組織的影響Fe3C的形態(tài)： 2含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響鐵素體(F)：軟而韌，硬度極低；滲碳體(Fe3C)：硬而脆。所以，（1）含碳量增加，硬度增加；塑性韌性降低。（2）含碳量增加，強(qiáng)度先增后降（0.9%最高）：當(dāng)碳含量在小于0.9時(shí)，滲碳體含量越多，分布越均勻，鐵碳合

27、金強(qiáng)度越高；當(dāng)碳含量超過(guò)0.9時(shí)，滲碳體在鋼的組織中呈網(wǎng)狀分布在晶界，而在白口鑄鐵的組織中作為基體存在，使強(qiáng)度降低。3含碳量對(duì)工藝性能的影響切削加工性能：一般認(rèn)為中碳鋼的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)降低其切削加工性能?？慑懶裕旱吞间摫雀咛间摵谩Ｓ捎阡摷訜岢蕟蜗鄪W氏體狀態(tài)時(shí)，塑性好、強(qiáng)度低，便于塑性變形，所以一般鍛造都是在單相奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行。鑄造工藝性能：鑄鐵的流動(dòng)性比鋼好，易于鑄造，特別是靠近共晶成分的鑄鐵，其結(jié)晶溫度低，流動(dòng)性也好，更具有良好的鑄造性能。從相圖的角度來(lái)看，凝固溫度區(qū)間越大，越容易形成分散縮孔和偏析，鑄造工藝性能越差。可焊性：一

28、般，含碳量越低，鋼的焊接性能越好，所以低碳鋼比高碳鋼更容易焊接。（二）、FeFe3C相圖的應(yīng)用 1為制定熱加工工藝提供依據(jù)。（1）制定熱處理工藝的依據(jù) （2）為制定熱加工工藝提供依據(jù)，包括鑄造、鍛造、焊接、熱處理。鑄造方面 鑄造合金成分的確定和澆注溫度的確定。鍛造方面 確定始鍛溫度和終鍛溫度。焊接方面 分析熱影響區(qū)的組織。熱處理方面 確定熱處理加熱的溫度。 2為選材提供成分依據(jù)。 工業(yè)純鐵：室溫下退火態(tài)的組織由等軸晶粒組成；強(qiáng)度低，塑性、韌性好；作為功能材料使用，如變壓器的鐵芯等。含碳量在0.15-0.25%的亞共析鋼：屬低碳鋼，為工程結(jié)構(gòu)用鋼。這類鋼主要用于房屋，橋梁、船舶、車輛、礦井或油井

29、井架等大型工程結(jié)構(gòu)件，一般不進(jìn)行熱處理，直接在熱軋或正火狀態(tài)下使用。含碳量在0.30-0.50%的亞共析鋼，屬中碳鋼，為機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。主要用于制造各種機(jī)械零部件，如軸類、齒輪等。它要求有較高的強(qiáng)度，塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度等綜合力學(xué)性能。這類鋼通常在淬火、高溫回火狀態(tài)下使用，常稱之為調(diào)質(zhì)鋼。含碳量在0.60.7%的亞共析鋼，屬高碳鋼，也為機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。主要用于制造各種彈性元件，如彈簧。它要求有較高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。這類鋼通常在淬火后再中溫回火后使用，常稱之為彈簧鋼。含碳量在0.7%以上的共析鋼和過(guò)共析鋼，屬于高碳鋼，屬工具鋼類。主要用于制作刃具、量具、模具、軋制工具及耐磨損工具等。要求有高強(qiáng)度

30、、高硬度和高耐磨性等。含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。鑄鐵具有較低的熔點(diǎn)，優(yōu)良的鑄造工藝性能和良好的抗震性，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，用途非常廣泛。如：各類機(jī)器的機(jī)身或底座，土建工程中的鑄鐵管，冶金工業(yè)中的鋼錠模及軋輥等。四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)講授了鐵碳合金相圖的應(yīng)用，對(duì)鐵碳合金相圖的結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行分析，對(duì)鐵碳合金進(jìn)行分類，了解共析鋼等的含義，應(yīng)講授了鐵碳合金相圖的應(yīng)用，以及鐵碳合金相圖在焊接、熱處理方面的應(yīng)用。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題三（三（1-10）。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金小結(jié)一、知識(shí)回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)完了鐵碳合金組織和相圖的全部知識(shí)，通過(guò)一周多時(shí)間的講授，同學(xué)們能掌握

31、所授內(nèi)容。二、新課引入本節(jié)課將對(duì)模塊二進(jìn)行復(fù)習(xí)，對(duì)金屬的晶體與金屬結(jié)晶進(jìn)行復(fù)習(xí)，對(duì)合金的基本組織，鐵碳合金相圖進(jìn)行復(fù)習(xí)。三、新課內(nèi)容（一）、金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1、晶體結(jié)構(gòu)的概念晶格和晶胞，晶面和晶向。2、金屬晶格的類型體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。3、純金屬的冷卻曲線及過(guò)冷度4、純金屬的結(jié)晶過(guò)程5、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的方面6、合金的組織固熔體，金屬化合物，混合物。（二）、鐵碳合金的相及組織1、鐵素體：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。2、奧氏體碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體。3、滲碳體含碳量為6.69%的鐵與碳的金屬化合物。4、鐵碳合金相圖1)、點(diǎn)的含義：A點(diǎn)：

32、純鐵的熔點(diǎn)，15380CD點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)，12270CC點(diǎn)：共晶點(diǎn)，11480C LC(A+Fe3CI)E點(diǎn)：C在-Fe中最大溶解度，C=2.11G點(diǎn)：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，9120C，F(xiàn)eFeS點(diǎn)：共析點(diǎn)， AsP（F+Fe3C）2)線的含義：ACD線：液相線。AECF線：固相線。在ACD線與AECF線之間是結(jié)晶區(qū)，即過(guò)渡區(qū)。GS線：從A中析出F的開(kāi)始線，又稱A3線ES線：C在A中溶解度曲線，亦稱為Acm線。ECF：共晶線，溫度為11480C。PSK線：共析線，7270C ，A1線3)、鐵碳合金的分類(1)、鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合金亞共析鋼：0.0718%C0.77%共析鋼：C=0.77%過(guò)共析鋼：0.77%C2.11%(2)、白口鑄鐵：2.11%C6.69%亞共晶白口鑄鐵：2.11%C4.3%共晶白口鑄鐵：C=4.3%過(guò)晶白口鑄鐵：4.3%C6.69%四、課堂總結(jié)本堂課重點(diǎn)復(fù)習(xí)了模塊二，在金屬學(xué)知識(shí)中，掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)不同晶格掌握，并結(jié)合鐵碳鐵金進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握碳溶于鐵形成的為鐵素體，以及奧氏體和滲碳體的掌握。并重點(diǎn)復(fù)習(xí)了相圖，要求同學(xué)們能畫(huà)出相圖，理解其中意思。五、作業(yè)布置練習(xí)冊(cè)：模塊二：課題三（完成所有練習(xí)冊(cè)作業(yè)）。 六、課堂后記模塊二 金屬與合金測(cè)驗(yàn)一、新課引入與同學(xué)們一起回顧本章的知識(shí)點(diǎn)2、 新課內(nèi)容復(fù)習(xí)：1.晶體與非晶體區(qū)別 2.晶體結(jié)