福建农林大学机电工程学院机械制造基础（材料及成型技术部分）课件 凝固与相图.ppt

2.2.2 结晶过程 2、长大 液体原子向晶核扩散， 使晶核尺寸增大的过程。 3、金属铸锭的组织 冷却速度对金属晶粒度的影响 孕育处理 2.2.3 晶粒大小及其控制 1. 晶粒大小对金属力学性能的影响 可用 Hell-Patch方程说明这个关系 бs =бo＋K .d-1/2 бo. K 均为常数， d为晶粒平均直径。 方程说明材料强度与晶粒直径成反比，晶粒越粗大，材料力学性能越低。因此，实际生产中都力求细化晶粒。 2 控制晶粒大小的途径 (1)??增大过冷度 当过冷度增大，结晶核心增加,结晶后晶粒细。 (2)变质处理（孕育处理） 在液体金属中加入高熔点细颗粒（变质剂）作为异质形核的核心。如在铁水中加入Si-Fe,Mn-Fe作孕育剂可细化晶粒。 (3)?搅拌和振动 把树枝晶搅断作为新晶核。 2.3. 合金的结晶 2.3.1 合金结晶的特点 1.结晶在一个温区而不是一个温度进行。 如纯铁在1538℃结晶，而含碳0.6％的Fe-C合金在1500℃开始结晶，1430℃才结束。 2.结晶过程有成分的变化。 如含0.6％碳的Fe-C合金，先结晶的固相含碳量低，后结晶固相含碳量高。 2.3.2 合金结晶的规律——相图 相 图 反映合金系中不同成分的合金在不同温度下的组织状态关系的图象，亦称状态图。 它揭示了合金系的成分、温度、组织、性能之间的关系。 1、相图的建立 2. 匀晶相图分析 图 匀晶相图及含60％Ni的Cu- Ni合金的结晶过程 a.在横坐标60处画垂线，确定垂线与曲线交叉点t1,t1 b.分析结晶过程，以交叉点为特征点。 t1以上，合金为L状态， t1～t3，合金为L＋ ?两相平衡，并发生L→ ? （结晶） t3以下，合金为固态，组织为? 2.3.3 铁碳合金相图 1.铁碳合金的基本组织 (1 ) 纯铁的性能及同素异构转变 物理性能： 熔点1538℃， 铁磁性。 力学性能： ——低强度 ——高塑性 同素异构转变： 纯金属随温度变化， 其晶体结构发生变化 的现象。 。 图 2.9 纯铁的冷却曲线 （2).铁碳合金的基本组织 纯金属： ?-Fe （Bcc） r- Fe (Fcc) 溶入C 溶入C 固溶体: 铁素体＋碳化物 奥化体＋碳化体 +化合物 混合物： 珠光体 莱氏体 1.铁碳合金的基本组织 1. 铁碳合金的基本组织 b. 奥氏体（Austenite ,A） 碳在r- Fe中的固溶体，FCC结构，是存在于727℃以上的组织。 性能：高塑性,是理想的锻造组织 ② 金属化合物— 渗碳体 （Fe3C,或Cementite,） 成分：含碳6.69％ 结构：碳在铁中的间隙化合物，复杂斜方结构。 性能：硬度高、脆性大、强度低 （硬度800HBS、伸长率δ ≈0、бb=30MPa） ③ 混合物 a.珠光体（Pearlite, P） 成分： 含碳0.77％ 组织： F（88%）＋Fe3C 混合物， 片层状结构 性能： 图2.28 珠光体显微组织 硬度 180 – 220 HBS 延伸率 10 ％ 综合力学性能高 抗拉强度 бb= 750 MPa b.莱氏体 （Ledeburite, Le 或Ld） 成分： 含 4.3％ 碳 组织： Fe