第2章材料的内部结构、组织与性能.ppt

2 Fe—Fe3C合金平衡相图 3) ECF线—— 共晶转变线 L→Ld 4) GS线（又称A3线） 5) ES线（又称Acm线） 6) PSK线——共析转变线 A →p （又称A1线） 工业纯铁 碳钢 白口铸铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 按含碳量分 低碳钢 0.0218 % WC≤0.25% 中碳钢 0.25 % WC≤0.6% 高碳钢 0.6% WC2.11% 钢的分类 A E G P Q S Fe L A L+A F F+A F+P P P+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ 0.77 2.11 Ⅰ 、共析钢 WC=0.77% Ⅰ ● 1 ● 2 ● 3 P Ⅱ、亚共析钢 Ⅱ ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 1 ● ● 2 ● 3 ● 4 ● 4 L L+A A F+A A→P P+F 冷却曲线 过共析钢 WC=1.0% ● ● ● ● 1 2 3 4 WC=5.0% Ⅲ 0.5 1.0 4. 铁碳合金相图分析举例 亚共析钢 共析钢 过共析钢 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ A F+A L E A+Fe3CⅡ L+A * 第2章 材料的内部结构、组织与性能 2.1 材料结构 2.2 晶体材料的相图与组织形成 2.3 材料的组织与性能 2.1 材料的结构 2.1.1 金属的结构 1. 晶体与非晶体 概念：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的 固体物质——称晶体；非晶体则反之。 特点：晶体——①有熔点；②具有各向异性。如：食盐，冰，金刚石，金属等。 非晶体——①无熔点；②各向同性。如：玻璃，松香，沥青等。 晶格与晶胞 晶格：表示晶体中原子排列形成的空间格子。晶胞：组成晶格最基本的几何单元。 晶 胞 示意图 原子 晶体中的原子排列 晶面 结点 形成的原因：各原子之间相互吸引力与排斥力相平衡结果。 晶 格 的 描 述 1)体心立方晶格 特点：?b 较好。如：＜912℃ Fe, Cr, Mo, V等。 体心立方晶格 含有2个原子体积组成。 2) 面心立方晶格 特点：? 较好。 如： ＞912℃ Fe , Cu, Al 等金属。 含有4个原子体积组成。 面心立方晶格 2.纯金属的晶体结构 3)密排六方晶格 特点：硬度高、脆性大。如：锌(Zn) , 镁(Mg), 镉(Cd)等金属。 3. 金属的实际晶体结构 1）多晶体结构 晶粒 晶界 多晶体 示意图 由多个单晶粒组成的晶体为多晶体 2）晶格缺陷 ①点缺陷：在长、宽、高方向尺寸都有很小变化的一种缺陷。 间隙原子 晶格空位 ②线缺陷 ：在晶格中呈线状分布的缺陷。 ③面缺陷：呈面状分布的缺陷。 线 缺 陷 面缺陷 晶粒 晶界 4. 合金的相结构 1)有关合金的基本概念 ①合金 由两种或两种以上金属元素或者金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 ②组元 组成合金的最基本的独立的物质称组元，简称“元”。如：黄铜 Cu—Zn；硬铝 Al—Cu 等都称二元合金。 ③相 ：指同一化学成分，同一结构并以界面互相分开的均匀组成部分。如 固相、液相等。 ④组织 ：借助于放大镜、显微镜下观察到具有某种形态、形貌特征的组成部分。 2)合金的相结构 ①固溶体 ◆ 概念：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均匀固体。如；糖水 水—溶剂，糖—溶质。 ◆ 分类： 按溶质原子在溶剂中分布情况不同， 分 置换固溶体和间隙固溶体两类 ①置换固溶体——溶质原子替换晶格上的原子②间隙固溶体——溶质原子溶入晶格原子间隙 a)间隙固溶体 b)置换固溶体 特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化 ◆ 特征： （1）晶格仍保持原晶格（溶剂）。 （2）化学成分在一定范围内可改变。 （3）性能随化学成分改变而逐渐变化。 ◆性能： 造成晶格畸变，强度、硬度上升。这种现象称固溶强化。 若溶质原子质量分数（含量）适当，其力学性能高。 ②金属化合物 ◆ 概念：合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金属特性的新相。如 Fe与C→Fe3C ◆ 特征 （1）具有一定的化学成分。（2）与任一组元成分不同。（3）熔点高脆性大硬度高。 ◆ 性能 晶格复杂斜方，σ、HB↗↗，δ、ak↘↘，脆性大 ③机械混合物 ◆ 概念：两相按固定比例构成的组织（复合相），称机械混合物。如 铁碳合金中 F与Fe3C结合为P ◆ 特征：各相保持自己的晶格类型、性能特点。 强度、硬度适中，目前钢铁材料中大 部分是这种组织。 2.1.2 有机高分子的结构(自学) 2.1.3 陶瓷材的结构(自学) 谢谢 2.2.1 金 属 凝 固 1、纯金属的结晶 由液态转变为固体晶