CH2金属材料基础知识13.ppt

CHAPTER 2 金属材料基础知识 3.3.2? 碳含量对力学性能的影响 F－软韧相； Fe3C－硬脆相，强化相 随wc增加强度、硬度上升，塑性与韧性下降； wc1%以后，因Fe3CⅡ增多而呈连续网状，使钢塑性、韧性降低，σb降低 CHAPTER 2 金属材料基础知识 小结： ◇铁碳相图是平衡图 ◇钢和铸铁是多元合金(C、Si、Mn、S、P等)； ◇一般，钢与生铁的区别：在成分上，E点以左为钢；在组织上，生铁含Ld’组织。 ◇铁碳相图是制定热加工工艺（铸造、压力加工、焊接等）的重要依据 CHAPTER 2 金属材料基础知识 4 结晶理论的应用 4.1 凝固组织的晶粒度控制 ◆细晶强化－一般情况下，晶粒越细，材料强度、硬度越高；塑性和韧性也越好。 Hall-Patch关系：H＝H0＋kd-1/2 (d—晶粒尺寸) ◆晶粒度ZV ：单位体积中的晶粒数目. ZV＝ k(N/G)3/4 N－形核率，G－长大速度, k为常数. CHAPTER 2 金属材料基础知识 ◆细化晶粒的措施： a.增大ΔT－随ΔT↑，N和G都增大，N的增长率大于G；N/G越大→ZV↑。 ΔT过大，晶粒度下降（如穿晶） 过冷度对N、G的影响 b.变质、孕育处理－在液态金属中加入能促进形核、抑制长大的变质剂或孕育剂 c.动态细化－在浇注和凝固时，采用搅拌、超声振动、机械振动等，外界提供能量使ZV↑；破碎枝晶；振动使散热加快，ΔT↑。 d.热处理 CHAPTER 2 金属材料基础知识 本章小结 金属的结构决定其性能；金属结构受成分、温度以及制备条件等因素影响 本章重点内容： ⑴纯金属与合金的结构、结晶一般规律 ⑵Fe－C合金相图、平衡组织图 ⑶细化晶粒意义及其方法 3. 自学内容：杠杆定律、单晶制备、定向凝固、材料的非晶态。 CHAPTER 2 金属材料基础知识 CHAPTER 2 金属材料基础知识 体心立方晶格晶胞中原子数 CHAPTER 2 金属材料基础知识 密排六方晶格原子位置 CHAPTER 2 金属材料基础知识 密排六方晶格晶胞原子数 CHAPTER 2 金属材料基础知识 密排六方晶格密排面 CHAPTER 2 金属材料基础知识 密排六方晶格原子配位数 CHAPTER 2 金属材料基础知识 面心立方晶格晶胞原子数 CHAPTER 2 金属材料基础知识 * * CHAPTER 2 金属材料基础知识 组元(constituent)：组成合金的基本的独立的物质。组元可以是金属和非金属元素，也可以是稳定的化合物。 相(phase)：材料中聚集状态相同，化学成分相同，结构相同并与其他部分有明显界面的均匀组成部分。 CHAPTER 2 金属材料基础知识 2.合金的基本相固态下所形成的合金相可分为 固溶体和中间相(intermediate phase)两大类。 2.1 固溶体(solid solution)  是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。 CHAPTER 2 金属材料基础知识 实例： ◇置换固溶体：溶质原子（离子）位于溶剂的晶格结点上，如Cu－Ni，Au－Cu CHAPTER 2 金属材料基础知识 ◇间隙固溶体： 奥氏体(A或γ) —C溶入γ－Fe中形成的固溶体 铁素体(F或α) —C溶入α－Fe中形成的固溶体 CHAPTER 2 金属材料基础知识 体心立方的间隙 CHAPTER 2 金属材料基础知识 面心立方八面体间隙 CHAPTER 2 金属材料基础知识 面心立方四面体间隙 CHAPTER 2 金属材料基础知识 2.1.2 固溶强化 由于溶质原子的溶入造成溶剂晶格畸变，从而使材料的强度和硬度增加、塑性和韧性下降，这种现象称为固溶强化。 CHAPTER 2 金属材料基础知识 ◇溶质原子和溶剂原子的尺寸差别越大，造成的晶格畸变就越严重，固溶强化效果越显著。 ◇间隙原子造成的畸变比置换原子大，故前者强化效果较好。 CHAPTER 2 金属材料基础知识 2.2 中间相 ：合金组元间发生相互作用而形成的一种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次固溶体) ◇金属化合物：两组元组成的具有强键结合的新相，如Fe3C。金属化合物硬、脆，塑性很差，可作为合金组织中的强化相。 ◇非金属化合物：如FeS，MnS等 CHAPTER 2