PPT《1.金属材料导论》

0 a:结晶开始点 b:结晶终了点 ? 金属的结晶纯金属的冷却曲线(实际) ?C L T0 T1 S

0 ? T0:理论结晶温度T1:实际结晶温度 ΔT=T0--T1(过冷度) 金属的结晶合金的冷却曲线 ?C a b L s L+s

0 ? a:结晶开始点 b: 结晶终了点 合金的结晶是在一个温度范围内完成. 金属的结晶结晶的必要条件----过冷度 金属的结晶过程: 原子团 形核 晶核长大 小晶粒 晶粒(外形不规则的小晶体) 形核:自身晶核、外来晶核 晶核长大方式:树枝状方 式 晶界―晶粒间的分界面;

单晶体―结晶方位完全一致的的晶体多晶体―由多晶粒组成的晶体结构 细化晶粒的方法 增加冷却速度,增大过冷度;

增加外来晶核;

采用机械、超声波振动、电磁搅拌等;

晶粒粗细对材料力学性能的影响 晶粒越细,强度越高,塑性和韧性也越好. 金属的同素异构转变 1538c? 1394?c 912?c 室温 δ-Fe γ -Fe α- Fe 体心立方 面心立方 体心立方 金属的同素异构转变的慨念 金属在固态下,随着温度的改变其晶体结构发生变化的现象. 金属的同素异构转变的意义 可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的组织,从而达到改善材料性 能的目的. 1.3 合金的结构概念合金、组元、相;

固溶体:置换固溶体、间隙固溶体;

金属化合物;

固溶强化的概念. 本节要点:研究金属材料的加工工艺,必须了解金属及合金的晶体结构和结晶. 1.3.1 合金的结构――概念 合金:由两种或两种以上的元素通过熔炼后 所获得的新的物质仍然具有金属特性.组元:组成合金的基本元素.相: 凡是成分相同、结构相同并与其他部 分有界面分开的均匀组成部分.例如:单一的液 单一的固相;

液相、固相两相共存;

问题: 水、油混装在一个瓶子里,是几个相?将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相? 1.3.2 合金的结构――固溶体 固溶体: 由两种组元相互溶解后所组成的新的物质仍然保持其中某一组元的晶体结构. 置换固溶体:A组元的原子取代了B组元的原子.当A、 B两个组元的原子直径相差不大时,两个组元可以以任何比例溶解,形成无限固溶体,反之则为有限固溶体. 间隙固溶体:A组元溶入B组元的的间隙中.只能形成有限固溶体. 例如:C溶入α-Fe或γ-Fe 所形成的铁素体、奥氏体. 置换固溶体和间隙固溶体的区别 1.3.4 合金的结构――固溶强化 A、B两组元相互溶解后所形成的新的物质既不是A组元的结构,也不是B组元的结构,而是自身的一种独立的结构. 例如: Fe和C所形成的化合物Fe3C,就是一种典型的金属化合物. 1.3.3 合金的结构――金属化合物 随着溶质原子的增加,所形成的固溶体的强度、硬度升高的现象. 例如:纯铁与钢的用途 1.4 二元合金状态图 把各合金的结晶开始温度点连接起来,即为液相线;

把结晶终了温度点连接起来,即为固相线.这样就构成了Pb-Sb二元合金相图. 思考题1在纯金属的冷却曲线上为什么会出现一水平台阶?

2 为什么晶粒越细小其力学性能越好?

3 如果结晶时晶核不多而生长速度快,则结晶后的晶粒是粗还是细? 1.5 铁碳合金 本节重点:铁碳合金状态图在铸造、压力加工、焊接中的应用;

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. 1.5.1 铁碳合金的基本组织 铁素体:碳溶解在α―Fe中的间隙固溶( F).塑性 (δ=45-50%)、韧性好,强度、硬度低.奥氏体:碳溶解在γ ―Fe中的间隙固溶体(A).塑 性好.渗碳体:铁与碳形成的金属化合物(Fe3C).硬度很 高(HBW=800),塑性、韧性几乎为零.珠光体:是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体(P).莱氏体:是液态铁碳合金发生共晶转变所形成的奥氏 体与渗碳体的共晶体(Ld).硬度高,塑性 差. 两种反应: