金属学与热处理课件2.ppt

* 有序固溶体 * * 固溶体的晶格畸变 * 固溶体的性能与应用 固溶强化 随溶质浓度提高，强度硬度增大同时塑性韧性下降。 作为合金组织的基体相使用 可以承力，可以变形。 * 2.中间相——金属化合物 概念： 溶质含量超过溶解度极限时出现的具有全新晶体结构的新相。 键性： 主要金属键，兼有离子键、共价键。 种类： 正常价化合物、电子化合物、间隙相与间隙化合物 * 正常价化合物 符合化合价规律 金属——IVA,VA,VIA元素间 电负性差越大，离子键比例越大，化合物越稳定 常见的离子晶体型的陶瓷材料 高硬度高脆性，可作弥散强化相 * 电子化合物 Hume-Rothery定律 以贵金属为主的过渡金属间形成，成分有一定变化范围 金属键 硬度高脆性大 有色金属中的弥散强化相 * 间隙相与间隙化合物 过渡金属与H,B,C,N等形成 不是固溶体 * 间隙相 Rx/Rm0.59时形成的结构简单的金属化合物 成分可表现为一定范围 极高的硬度和熔点 硬质合金、高速钢的强化相 * 间隙化合物 Rx/Rm0.59，结构较复杂 过渡金属的碳化物 比间隙相略低的熔点和硬度 钢中弥散强化相 * 中间相的性能与应用 硬度高，熔点高 可作弥散强化相 提高合金的强度、硬度、耐磨性、耐热性 用于耐热合金、硬质合金、有色合金、钢的强化 * 良好的合金组织是什么样的？ 性能要求：强度高，有适中的塑性和韧性 组织：基体——固溶体 + 起增强作用的第二相 机理： 基体能够承受力，有足够的塑性和韧性 第二相提高强度、硬度、耐热性等。 * 本章重要知识点 典型金属的晶体结构 晶向指数与晶面指数 合金的结构 固溶体与中间相的性能特点与应用 复习、作业 * 1.晶胞中的原子数 * 2.原子半径 * 3. 配位数 配位数：一个原子周围最近邻并且等距离的原子的个数。 FCC CPH * 4.致密度 体心立方 面心立方 密排六方 * 5.原子堆垛 单击看动画 体心立方的原子堆垛——密排面{110} * * 密排六方与面心立方的原子堆垛 密排面原子排列特点——密排面{111}，（0001） 原子形成密集堆积的堆积位置可以是 A, B或者C * 面心立方晶胞中的密堆积面 * 面心立方与密排六方堆垛的差异 * 密排六方的原子堆垛 * 面心立方的原子堆垛 * 6.晶体结构中的间隙 体心立方结构的间隙 * 面心立方结构的间隙 * 密排六方结构的间隙 * 7.晶体中的各向异性 单晶体的各向异性 See Table 1.1 各向异性的原因： 各方向原子排列特点不同 实际材料常是伪各向同性的。 * 8.多晶型性 多晶型性及多晶型转变： 一种材料具有几种不同晶体结构的性质称多晶型性。 当改变温度或压力时，晶体从一种结构转变为另一种结构，称多晶型转变。 意义： 热处理的工艺基础——通过改变结构而改变性能 多晶型转变的体积变化 * 纯铁的多晶型转变及体积变化 * 拓展复习题 证明： 在立方晶系中相同指数的晶面与晶向互相垂直，即[hkl]⊥(hkl) 利用上题结论，证明晶带定理 计算立方系[321]与[120]及（111）与 之间的夹角。 计算面心立方八面体间隙与四面体间隙半径。 * * 912℃时，γ-Fe转变为α-Fe，求其体积改变率 考虑单位质量，其体积作为参考初始体积 恒温时铁原子的半径保持不变 * 1.3.2 共价晶体的晶体结构 特点： 配位数低（8-N），致密度低 * * 1.3.3 离子晶体的晶体结构 特点： 配位数主要由离子的半径比决定。 * 简单离子晶体的结构 * 1.3.4 合金的相结构 基本概念 合金： 由两种或两种以上金属元素，或金属与非金属元素，经过熔炼、烧结或其他方法组合而成，具有金属特性的物质。 组元： 组成合金的最基本的独立物质，单质或化合物。 相： 聚集状态相同的，结构和性质一致，并以界面相互隔开的均匀的组成部分。 * 合金中的相的显微镜形貌 单相合金与两相合金 * 1.固溶体 概念： B组元的原子完全溶入固相的A组元，并保持A的晶体结构所形成的合金相。 A,B分别称为溶剂组元与溶质组元。 分类 置换固溶体与间隙固溶体 有限固溶体与无限固溶体 有序固溶体与无序固溶体 * 间隙固溶体 H,O,N,C,B等溶入过渡金属中形成 Rb/Ra0.59 晶格膨胀 固溶度有限 溶剂间隙的形状与大小影响固溶度 * 置换固溶体 常在过渡金属组元之间形成 也有晶格畸变 条件合适时组元浓度可以连续变化 * 影响置换固溶体固溶度的因素 晶体结构因素 相同时易实现无限互溶 原子尺寸因素 ΔR/Ra