钢的组织幻灯片.pptVIP

1 钢中的显微组织 1.1 铁基固溶体 铁在加热和冷却过程中产生如下的多型性转变： α-Fe γ-Fe δ-Fe 常见的金属结构有： 面心立方结构（表示为A1或fcc）如： γ-Fe ，Al 体心立方结构（表示为A2或bcc）如： α-Fe 密排六方结构（表示为A3或hcp）如：Mg 图1.1 面心立方结构 常见的的属于面心立方的金属有γ-Fe、Al 、Cu 、Ni,面心立方结构中有4个滑移面，3个滑移方向，可构成12个滑移系，所以面心立方金属有较高的塑性，这就是Al具有很好的塑性的原因。另外，热加工一般选择在奥氏体（面心立方）状态下进行，因为奥氏体塑性好，有利于塑性变形。 图1.2 体心立方结构 常见的属于体心立方结构的金属是α-Fe，体心立方的非密排面也是滑移面，有48个滑移系。但是体心立方金属塑性不一定强于面心立方，因为非密排面滑移过程中所受阻力较大。 图1.3 密排六方结构 常见的属于密排六方的金属有Mg、Zn，密排六方的滑移系仅有3个，由于滑移系太少，密排立方晶体的塑性不如面心立方和体心立方好。 固溶体：溶质原子溶入金属结构，并且保持金属原有的结构不变，形成的物质称为固溶体。 铁素体（F）：C原子溶入α-Fe中形成的固溶体称为铁素体。根据固溶体的定义，铁素体仍保持着α-Fe的晶体结构，所以铁素体是体心立方结构。 奥氏体（A)：C原子溶入γ-Fe中形成的固溶体称为奥氏体。奥氏体是面心立方结构。 马氏体（M）：C原子在α-Fe中形成过饱和固溶体称为马氏体，马氏体是体心结构。 亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相； 铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性 。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。马氏体组织硬而脆，一般分为板条马氏体和片状马氏体。 板条状马氏体是低碳钢,马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金形成的一种典型的马氏体组织，因其单元立体形状为板条状，故称板条状马氏体。片状马氏体则常见于高，中碳钢，每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状，故称片状马氏体或针状马氏体。 一般当Wc0.3%时，钢在马氏体形态几乎全为板条马氏体;当Wc1.0%时，则几乎全为片状马氏体；当Wc=0.3%-1.0%时，为板条马氏体和片状马氏体的混合物 2 铁碳相图 铁碳相图表示稳定系（Fe-C系）或亚稳系（Fe-Fe3C系）在不同碳含量、温度状态下所呈现的相之间的平衡，它提供了钢铁材料在铸造、热加工和热处理时的重要依据。 铁碳相图是典型二元合金相图的综合表现形式。它以合金的化学成分为横坐标, 以温度为纵坐标, 表示不同化学成分的合金, 在不同温度下合金的显微组织状态对合金性能影响的变化规律。 此图为简化的Fe-Fe3C相图，去掉了高温阶段（1538℃）发生的包晶反应，因为铁合金在轧制和热处理过程中一般不涉及该反应。 铁碳相图的物理意义 记忆铁碳相图, 可将它分解为三个基本的二元合金相图??即二元包晶相图、二元共晶相图和二元共析相图??, 然后弄清相图中五个基本相及其位置、重要的特征点（S、E 、C、F）和特征线的物理意义, 那么铁碳合金中任一成分的合金, 在确定的温度下处于何种相状态或组织状态, 它在温度变化时, 可能发生哪些相变, 便能一目了然了。 根据Fe-Fe3C相图中获得的不同组织特征，将铁碳合金按含碳量划分为7种类型。 ①工业纯铁，ω(c)＜0.0218% ②共析钢， ω(c)=0.77% ③亚共析钢，0.0218% ＜ ω(c) ＜0.77% ④过共析钢，0.77% ＜ ω(c) ＜2.11% ⑤共晶白口铸铁， ω(c) =4.3% ⑥亚共晶白口铸铁，2.11% ＜ ω(c) ＜ 4.3% ⑦过共晶白口铸铁，4.3% ＜ ω(c) ＜6.69% 图（1）工业纯铁的显微组织 300× 工业纯铁的室温组织为铁素体（F） 图（2）共析钢的显微组织（片状珠光体） 共析钢在温度727℃，发生共析反应A→F+Fe3C,转变结束后奥氏体全部转变为珠光体，它是铁素体与渗碳体的层片交替重叠的机械混