金相基礎(chǔ)培訓(xùn)

金相基礎(chǔ)理論培訓(xùn)主講：王書亮2013-11-16

金相分析—是運(yùn)用放大鏡和顯微鏡，對金屬材料的宏觀及微觀組織進(jìn)行觀察研究的方法。

宏觀組織是用10倍以下的放大鏡或者肉眼直接觀察到的金屬材料內(nèi)部所具有的各組成物的直觀形貌；

微觀組織主要是指在光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡下所觀察到的金屬材料內(nèi)部具有的各組成物的直觀形貌。金相分析的含義一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、晶體的概念晶體：由基本單元按一定規(guī)則重復(fù)排列構(gòu)成的材料稱為晶體。金屬典型的晶體結(jié)構(gòu)：體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu)晶胞原子堆垛模型面心立方結(jié)構(gòu)晶胞原子堆垛模型一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu)晶胞原子堆垛模型一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)2、晶粒晶粒：實(shí)際使用的金屬材料是由許多彼此方位不同、外形不規(guī)則的小晶體組成，這些小晶體稱為晶粒。晶粒之間的界面成為晶界。沿晶斷口一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)由兩個以上晶粒組成的晶體稱為多晶體，一般金屬都是多晶體。一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)2、晶粒3、合金的晶體結(jié)構(gòu)根據(jù)合金的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以將固態(tài)合金分為固溶體和金屬化合物兩大類。固溶體：在合金中，組成合金的異類原子能夠以不同比例均勻混合，相互作用，其晶體結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元相同。間隙固溶體置換固溶體一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)Fe3CVC一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)3、合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬化合物：在合金中，組成合金的異類原子有固定的比例，而且晶體結(jié)構(gòu)與組成組元均不相同。二、金屬的結(jié)晶1、概念結(jié)晶是指從原子無規(guī)則排列的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的晶體狀態(tài)的過程。大多數(shù)金屬材料都是在液態(tài)下冶煉，然后鑄造成固態(tài)金屬。由液態(tài)金屬凝結(jié)為固態(tài)金屬的過程，就是金屬的結(jié)晶。二、金屬的結(jié)晶2、金屬結(jié)晶的一般過程液態(tài)金屬中存在著原子規(guī)則排列的小原子團(tuán)，它們時聚時散，稱為晶坯。在某一溫度以下,經(jīng)過一段時間后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯將會長大，稱為晶核。二、金屬的結(jié)晶2、金屬結(jié)晶的一般過程1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)三、合金的結(jié)構(gòu)與相圖1、合金的基本概念合金：是指由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的元素可以全部是金屬，也可以是金屬與非金屬。組成合金的元素相互作用可形成不同的相。相：是指金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，性能一致的均勻的組成部分。三、合金的結(jié)構(gòu)與相圖1、合金的基本概念組織：合金的組織是由一種或多種相以不同的形態(tài)、尺寸、數(shù)量和分布形式而組成的綜合體。只由一種相組成的組織稱為單相組織；由幾種不同的相組成的組織稱為多相組織。兩相合金單相合金三相合金三、合金的結(jié)構(gòu)與相圖2、相圖的基本概念相圖是表示合金系的狀態(tài)，是合金的狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系的圖解。三、合金的結(jié)構(gòu)與相圖2、相圖的基本概念利用相圖，可以知道各種成分的合金在什么溫度發(fā)生什么反應(yīng)，產(chǎn)生什么組織。還能了解合金在加熱和冷卻過程中可能會發(fā)生的轉(zhuǎn)變。四、Fe-C相圖1、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：1394℃912℃-Fe?-Fe?-Fe四、Fe-C相圖FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→鋼：含碳量為0.0218~2.11wt%。鑄鐵：含碳量為2.11~6.69wt%。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時，合金太脆，已無實(shí)用價值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。鋼鑄鐵工業(yè)純鐵四、Fe-C相圖四、Fe-C相圖固溶體：鐵素體、奧氏體和馬氏體；金屬化合物：滲碳體；機(jī)械混合物：珠光體、萊氏體等。鐵素體：碳在-Fe中或δ-Fe中的固溶體，體心立方結(jié)構(gòu)。鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高，但強(qiáng)度和硬度較低的組織。奧氏體：碳在γ-Fe中的固溶體，用A或γ表示，面心立方結(jié)構(gòu)。奧氏體綜合力學(xué)性能較好。馬氏體：是由奧氏體在淬火過程中得到，硬度較高，但比較脆。四、Fe-C相圖滲碳體：用Fe3C表示。Fe3C硬度高、強(qiáng)度低,脆性大,塑性幾乎為零。珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（共析組織），常用P表示。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上。萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（共晶組織），常用Ld表示。當(dāng)冷卻至727度時，萊氏體中的奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。四、Fe-C相圖40鋼[w(C)=0.4%]典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程四、Fe-C相圖40鋼的顯微組織四、Fe-C相圖1、熱處理：鋼在一定的介質(zhì)中，以一定的速度加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定的時間，然后以預(yù)定的方式冷卻到室溫的一種熱加工工藝。2、普通熱處理：淬火；回火；正火；退火。五、鋼的熱處理五、鋼的熱處理淬火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的熱處理工藝。冷卻速度最快?；鼗穑喊汛慊痄摷訜岬降陀谀骋粶囟?，保溫一定時間后以適當(dāng)方式冷卻到室溫的熱處理工藝。退火：將鋼加熱到某一溫度，保持一定時間后隨爐緩慢冷卻，以獲得接近于平衡狀態(tài)的組織。正火：指鋼被加熱到適當(dāng)溫