合金的结构固溶体的性能.PPT

典型铁碳合金平衡结晶过程分析 P+Fe3C 共析钢 C%=0.77% L---L+A---A--- A+P---P 相组成物：F和Fe3C 组织组成物 ： ?? P 珠光体 亚共析钢 0.0218%C%0.77% L---L+A---A---A+F---A+P+F---P+F 45钢金相 含0.45%C钢的组织 含0.20%C钢的组织 含0.60%C钢的组织 亚共析钢室温下的组织为 F+P。 在0.0218～0.77%C 范围内珠光体的量随含碳量增加而增加,铁素体量减少. 相组成物：F，Fe3C 过共析钢 L---L+A---A---A+Fe3CII---A+P+Fe3CII---P+Fe3CII T12钢金相 相组成物：F，Fe3C 组织组成物：P，Fe3CII 含1.4%C钢的组织 随着含碳量增加二次渗碳体量增加,珠光体量减少. 共晶白口铁（C%=4.3%） L---L+Le---Le (A+Fe3C共晶)---Le (A+Fe3C共晶+Fe3CII)---Le’(P+Fe3CII+Fe3C) 共晶白口铁金相 相组成物：F，Fe3C F%= Fe3C%= 组织组成物：Le 亚共晶白口铸铁 2.11%C%4.3% 过共晶白口铸铁 小结：标注组织的铁碳相图 3、含碳量对铁碳合金性能的影响 含碳量越高，强度和硬度越高，而塑性和韧性越低。 * * 有些金属在固态下仍然可以结晶、溶解等 * 有些金属在固态下仍然可以结晶、溶解等 * 有些金属在固态下仍然可以结晶、溶解等 * * 金属化合物不能单独组成可应用得金属体 * * 金属的一些机械混合物可以成为“相”，也是金属存在的一种结构形式。 * 金属的一些机械混合物可以成为“相”，也是金属存在的一种结构形式。 * 实际上铁素体含碳量极低，通常我们也叫它为工业纯铁。 * 手工绘制建立过程 * 铁碳合金含碳量超过6.69%在工业上无实用价值，就像水泥中不能掺过多的沙一样 * 铁碳合金的基本组织和相图 本节难点：铁碳合金状态图的理解； 铁碳合金由于其资源广泛、冶炼方便、价格低廉、性能优越，在工业生产中广泛使用。 合金的结构 纯金属虽然得到了一定的应用，但是它的机械性能较差，而且价格昂贵。因此在工业生产上应用的大都是合金。 合金定义：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的、具有金属特征的物质称为合金。 合金的结构 [组元]：组成合金最基本的、独立的单元称为组元。根据组元数目的多少，可将合金分为二元合金、三元合金等。 [相]：合金中的相是指有相同的结构，相同的物理、化学性能，并与该系统中其余部分有明显界面分开的均匀部分。例如：水和冰虽然化学成分相同，但物力性能不同，则为两个相。固态下只有一个相的合金称为单相合金；由两个或两个以上相组成的合金称为多相合金。 合金的结构 合金的结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元之间在结晶时的相互作用，合金可以形成：固溶体、金属化合物和机械混合物三种。 合金的结构 （1）固溶体 ?? [固溶体]：固态下合金中的组元间相互溶解形成的均匀相称为固溶体。固溶体中晶格保持不变的组元称为溶剂，因此固溶体的晶格与溶剂的晶格相同；其它组元称为溶质。 [分类]：根据溶质原子在晶格中占据位置的不同，分为置换固溶体和间隙固溶体两类。见下图 合金的结构 置换固溶体：溶质原子占据晶格的正常结点，这些结点上的溶剂原子被溶质原子所替换，当合金中的二组元的原子半径相近时，更易形成这种置换固溶体。有些置换固溶体的溶解度有限，称有限固溶体，但当溶剂与溶质原 子的半径相当，并 具有相同的晶格类 型时，它们可以按 任意比例溶解，这 种置换固溶体称为 无限固溶体。 合金的结构 间隙固溶体：溶质原子不占据正常的晶格结点，而是嵌入晶格间隙中，由于溶剂的间隙尺寸和数量有限，所以只有原子半径较小的溶质（如碳、氮、硼等非金属元素）才能溶入溶剂中形成间隙固溶体，且这种固溶体的溶解度有限。 合金的结构 [固溶体的性能]：固溶体与纯金属相比，不仅具有高的强度和硬度，还有良好的塑性与韧性。一般合金都是以固溶体作为基体相。 固溶强化：无论形成哪种固溶体，都将破坏原子的规则排列，使晶格发生畸变，随着溶质原子数量的增加，晶格畸变增大。晶格畸变导致变形抗力增加，使固溶体的强度增加，所以获得固溶体可提高合金的强度、硬度，这种现象称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料性能的重要途径之一。 合金的结构 固溶体中的晶格畴变 合金的结构 （2）金属化合物 ??? [金属化合物]：是合金中各组元间发生相互作用而形成的具有金属特性的一种新相，其晶体结构一般比较复杂，而且不同于任一组成元素的晶体类型。它的组成一般可用分子式来表示，如铁碳合金中的Fe3