1.3合金的相结构与铁碳合金状态图.ppt

合金的相结构与铁碳合金状态图 §1.3.1合金的相结构 合金：由金属元素与其他元素（这些元素可以是金属元素，也可以是非金属元素）组成的有金属特征的金属材料。 思考 金属与非金属组成的是不是一定就是合金？ Fe + C Fe(C)合金（钢） Fe3C (化合物） Na + Cl 盐 一、合金的概念 组元：组成合金独立的最基本单元。组元可以是元素或是稳定化合物。 Fe(C)合金 Fe、C组元 Fe、Fe3C组元 类比 鸡蛋 水，蛋白质，脂肪，胆固醇 “元”、“基”、“合金化”、“合金系”概念的理解？ 合金的分类？看教材P15页最后一段。 相：具有相同结构，相同成分和性能（也可以是连续变化的）并以界面相互分开的均匀组成部分，如液相、固相是两个不同的相。 类比 鸡蛋 蛋白、蛋黄 工业纯铁 单相铁素体 共析碳钢 铁素体相、渗碳体相 普通陶瓷 晶相、玻璃相、气相 二、相的概念 组织：用肉眼或显微镜观察到的材料内部形貌图像的统称（宏观组织、微观组织）。组织是影响材料性能的重要因素。 相是组织的基本组成部分 相同的相，但当组成相的数量、大小、形态和分布不同时，其组织也不同！ 不同的相构成不同的组织！ 根据相的晶体结构特点分为三类： 固溶体、化合物、机械混合物。 固溶体：溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相称为固溶体。 “固体溶液” 均一的、保持熔剂金属的晶体结构 晶格常数发生一定变化 1. 晶体结构特点 2. 固溶体的分类 按溶质原子所占据的位置 置换固溶体：溶质原子一般为半径相差不大的原子 间隙固溶体：溶质原子半径小的非金属原子 （H、O、N、C、B） 按固态溶解度分： 有限固溶体：间隙固溶体只能是有限固溶体 无限固溶体：无限固溶体只能是置换固溶体 形成无限固溶体的必备条件： 置换固溶体 组元点阵相同 原子尺寸相差不大 负电性相同 按溶质原子在晶格中的分布状态分： 有序固溶体、无序固溶体 金属化合物：两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体结构不同于任一组元的新相，称为金属间化合物，也称中间相。 晶体结构不同于任一组元金属 性能不同于任一组元金属 一般具有较高的熔点、硬度，较大的脆性 1. 特点 正常价化合物 电子化合物 间隙相和间隙化合物 2. 分类 机械混合物：机械混合物 由纯金属、固溶体、金属化合物这些合金的基本相按照固定比例构成的组织称为机械混合物。 * 混合物各相保持其原有晶格。 * 混合物的性能：取决于各组成相的性能，以及它们分布的形态、数量及大小。 * 铁碳合金中的机械混合物有珠光体和莱氏体。 §1.3.2合金状态图—相图 　　相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图。是合金体系中材料的状态与温度、成分间关系的简明图解。??? ??? 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。 时间 温度 温度 成分 热分析法建立Cu-Ni相图 固相线 液相线 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 纯铜熔点 纯镍熔点 液相线 固相线 液相区 固相区 液固两相区 §1.3.3 铁碳合金状态图 铁碳合金状态图是研究在平衡条件下，铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系及变化规律，这里的平衡是指极其缓慢的冷却。它以温度为纵坐标、合金成分（ Fe3C或含碳量）为横坐标的图形。它是说明合金成分、温度和组织三者关系的图形。 组 元： 纯铁、渗碳体 基 本 相： 高温铁素体（δ）、 铁素体（α）、 奥氏体（γ） 基本组织： 珠光体（P）、 莱氏体（Ld/Ld’） 同素异构转变：金属在温度（压力）改变时发生晶 体结构变化的现象。 1538 1394 912 δ-Fe γ-Fe α-Fe 液 相 体心立方 体心立方 面心立方 温度 \℃ 时间/s 室温 碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体 强度、硬度低 塑性、韧性好 铁素体 溶碳度：0.006%（低温）、 0.1%（高温） 碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。 有一定的强