【正文】 造電線、電纜、玻璃拉絲模等。 ；金屬材料在磁場(chǎng)的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。 例如：鐵、鎳、鈷等。 應(yīng)用：手表材料、磨床的磨削加工（ 下冊(cè)）等。 二、化學(xué)性能： （耐酸堿性）：金屬材料抵抗腐蝕的性能。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠 （造成重大事故）。應(yīng)用：食品行業(yè)、飲料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等。 ：高溫時(shí)抵抗氧化的能力。 應(yīng)用：鍛打、電焊、熱處理等 。 ：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。 應(yīng)用：耐熱設(shè)備、高溫鍋爐等。 三、工藝性能：是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。 包括：熱處理性能（第三章）、鑄造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、鍛造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。 （最后要和書名金屬工藝學(xué)聯(lián)系上） 以上各種工藝性能將在以后有關(guān)章節(jié)中分別介紹。 作業(yè)布置： 課后總結(jié)： 第二章 鐵碳合金（鋼和鑄鐵） 第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變 復(fù)習(xí)舊課：材料的力學(xué)性能。 一、金屬的結(jié)晶 結(jié)晶：液態(tài) 金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。 概念：理論結(jié)晶溫度－金屬在無(wú)限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 To。 （計(jì)算出來(lái)的） 實(shí)際結(jié)晶溫度－金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 Tn。（實(shí)際測(cè)量出來(lái)的）（平時(shí)澆注的溫度） 一、金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象： 過(guò)冷現(xiàn)象： 金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 8 過(guò)冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 冷卻速度越大，過(guò)冷度越大。 金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 過(guò)冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 溫度 a To 理論結(jié)晶溫度 Tn b c 實(shí)際結(jié)晶溫度 d O 時(shí)間 冷卻速度越大，過(guò)冷度越大。 金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總 是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 過(guò)冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 冷卻速度越大，過(guò)冷度越大。 ab 段：金屬均呈現(xiàn)液體， bc 段：液體中某些原子結(jié)成晶核（自發(fā)晶核）（晶坯）晶核不斷長(zhǎng)大形成枝晶直到晶粒。 cd 段：每一個(gè)晶核形成一個(gè)晶粒，從而形成含有多晶體的金屬固體。 概念： 晶粒、 晶界。 晶核－枝晶－晶粒－多晶體。 晶核－枝晶－晶粒 晶界；晶粒。 晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動(dòng)所受的阻力越大，宏觀來(lái)看，材料越不容易發(fā)生變形，即材料的硬度越高，強(qiáng)度越好。 總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性 能越好。 采用的主要途徑是： 晶核數(shù)目越多－晶粒越多－晶粒越細(xì)小，從而提高材料的力學(xué)性能。 （ 1）提高過(guò)冷度： （ 107℃ /s 非晶態(tài)金屬） 實(shí)驗(yàn)測(cè)出：冷卻速度越大，生核速率越大 長(zhǎng)大速率。 （ 2）變質(zhì)處理（孕育處理）：在液態(tài)金屬中，加入一些細(xì)小的金屬粉末（變 質(zhì)劑） （孕育劑）形成非自發(fā)晶核，使晶核數(shù)目增多，晶粒變細(xì)小。 （ 3）機(jī)械振動(dòng)：使枝晶破碎成為幾個(gè)晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動(dòng)等）。 二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 9 概念：原子球、結(jié)點(diǎn)、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（ a、 b、 c、 α、 β、γ） 致密度：晶胞中原 子占有的體積與晶胞體積之比。 純金屬的晶格類型： 例如：純鐵（ αFe） 912℃↓ 、 W、 Mo、 V、 Cr（ β－ Ti） 882℃↑ 立方體 : a＝ b＝ c ； α＝ β＝γ＝ 90186。 原子數(shù)： 8 1/8＋ 1＝ 2 致密度： 原子的晶格結(jié)構(gòu)不同，則性能不同，即使原子的晶格結(jié)構(gòu)相同，但由于原子的質(zhì)量不同，性能也不同。 立方體 a＝ b＝ c α＝ β＝γ＝ 90186。 原子數(shù)： 8 1/8＋ 6 1/2＝ 4 致密度： 舉例：銅： a＝ b＝ c= 10銅原子 M＝ 10－ 24g 銅原子的直徑： D＝ ，計(jì)算銅的密度？ 純鐵（ γ － Fe） 912～ 1394℃ 、 Al、 Cu、 Ag、 Mn等。 三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變（舉列鉆石和石墨） 純鐵： α－ Fe→（ 912℃）γ － Fe（ 1394℃ ） →δ Fe（ 1538℃）→ L 二次結(jié)晶或重結(jié)晶。 提問(wèn)：一定質(zhì)量的純鐵加熱到 912～ 1394℃時(shí)，體積是增加還是減少，若繼續(xù)加熱到 1394～ 1538℃時(shí)，體積是增大還是減少？ 第二節(jié) 鐵碳合金的基本組織 復(fù)習(xí)舊課：細(xì)化金屬材料晶粒的方法 及純鐵的結(jié)構(gòu)。 元素（金屬＋非金屬）共為 108 種，而純金屬一般共為 83 種。 Fe： HB80、 σb＝ 200MPa、 C： HB σb≈0 。 Fe＋ C 組成的合金化合物： HB800、 σb=400MPa。 Al： HB2 σb＝ 80MPa。 Al＋ Mg＋ Mn 組成的鋁合金化合物： HB70、 σb＝ 280MPa。 而工業(yè)中的金屬材料均為合金。 合金： 定義；金屬元素同另一種或幾種金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的新材料。 金屬特性：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、光澤。 例如：鋼鐵合金： Fe＋ C＋ Mn＋ Si、鋁合金：（ Al＋ Mg＋ Mn）、（ Al＋ Ze＋ Mn）、 銅合金：（ Cu＋ Zn）、（ Cu＋ Sn）、（ Cu＋ Ni）等。 產(chǎn)生具有優(yōu)良的使用性能和工藝性能方面的新材料（特出的物理、化學(xué)性能）。 組元： 定義：合金中的最小單元。 合金系： 10 合金中百分含量不同的組元構(gòu)成的一系列合金。鋁合金（ Al＋ Mg＋ Mn）。 鋁合金： Al： 99％、 97％、 95％、 …… .. Mg： ％、 2％、 2％、 ……… . Mn： ％、 1％、 3％、 ……… . 二元合金系、三元合金系、四元合金系。 相： 具有同一化學(xué)成分，同一聚集狀態(tài) ，且有明顯界面分開(kāi)的獨(dú)立均勻部分。 例如：液 → 單相、固相 → 單相、液＋固 → 兩相。 一、固溶體： 定義：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。 置換固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。 （胖子到教室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 無(wú)限置換固溶體： Cu＋ Ni 有限置換固溶體： Cu+Zn 溫度越高，則溶解度（固溶量）越大。 間隙固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。 （瘦子到教室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 只能形成有限固溶體： C→ α－ Fe、 727℃ ％。 因形成固溶體使材料強(qiáng)度、硬度升高 的現(xiàn)象－固溶強(qiáng)化。（合金的好處） F： C→ α－ Fe 中形成的固溶體。 單相、層片狀、體心立方晶格。 20℃ ％ C （工業(yè)純鐵）。 727℃ ％ C 。 機(jī)械性能： δ＝ 30～ 50％、 ψ＝ 70～ 80％、 αku＝ 160～ 200J/cm σb＝ 180～280MPa、 HBS50～ 80 （ 770℃↓磁性）。（應(yīng)用簡(jiǎn)略提一下） （飽和的鹽水凝固點(diǎn)－ 21℃、其沸點(diǎn) 108℃。 飽和 NaOH 溶液沸點(diǎn) 314℃。） A： C→γ － Fe 中形成的固溶體。 單相、層片狀、面心立方晶格。 727℃ %C、 1148℃ %C。 機(jī)械性能： δ＝ 40～ 60％、 σb＝ 400～ 50MPa、 HBS＝ 170～ 2抗磁性。 （應(yīng)用提一下） 二、金屬化合物（中間相）（強(qiáng)化相） 形成：溫度降低時(shí)析出的一種新材料。 Fe3C、 、 VC、 WC、 CuZn、 Cu21Zn22 σ↑、 HRC↓、δ↓、 ψ↓、 αku↓。 滲碳體 C： F＋ C 層片相間疊加。硬度極高，而塑性、韌性極低。 三、機(jī)械混合物： 定義： α－固溶體＋ β－固溶體＋ ? ＋ α－金屬化合物＋ β－金屬化合物 例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。 1. 珠光體 P： F＋ Fe3C 兩相，機(jī)械混合物。 ％ C。 機(jī)械性能： δ＝ 20～ 25％、 σb＝ 800～ 850MPa、 HBS＝ 280～ 260。 11 強(qiáng)度高、硬度較高。（應(yīng)用提一下） Ld、 Ld′： 兩相機(jī)械混合物，含碳量： ％ C。 Ld＝ A＋ C 727～ 1148℃。（高溫萊氏體） Ld′＝ P＋ C 20～ 727℃。（低溫萊氏體） 機(jī)械性能： HB＝ 560～ 600、 δ＝ 4～ 5％。性能與滲碳體相近。（應(yīng)用較少） 總結(jié)：硬度最高的是滲碳體，強(qiáng)度最好的是珠光體，高溫下奧氏體塑 性最好，常溫下鐵素體塑性最好，萊氏體硬度較高。 布置作業(yè)： 課后總結(jié) 第三節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖 復(fù)習(xí)舊課：鐵碳合金組織及其力學(xué)性能。 ℃ ℃ A L D A E L＋ A C L＋ C F G A＋ C A＋ C Ld＋ A＋ C Ld Ld＋ C 727F P S K 600Q P＋ F P P＋ C P＋ C Ld′＋ P＋ C Ld′ Ld′＋ C 0 F＋ C 一、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立 （ 1）配制不同 成分的鐵碳合金，用熱分析法測(cè)定各合金的冷卻曲線。 （ 2）從各冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并將各臨界點(diǎn)分別畫到成分－溫度坐 標(biāo)中。 （ 3）將意義相同的臨界點(diǎn)連接起來(lái)。 二、 Fe－ Fe3C 合金狀態(tài)圖的分析： （特性點(diǎn)）： A 1538℃ 100％ Fe 的熔點(diǎn) ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔點(diǎn)； G 912℃ 100％ Fe 的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)（重結(jié)晶溫度點(diǎn)）； 12 C 1148℃ ％ C 共晶點(diǎn) L→ Ld（ A＋ C） 共晶反應(yīng)； F 1148℃ ％ C 虛點(diǎn) ； P 727℃ 100％ Fe 虛點(diǎn)； K 727℃ ％ C 虛點(diǎn)、 E 1148℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最大固溶量； S 727℃ ％ C 碳在 γ － Fe 中的最小固溶量，共析點(diǎn) A→ P 共析反應(yīng)。 （特性線）： （ 1） AC 線：液相線 開(kāi)始結(jié)晶出奧氏體： L→ L＋ A。 DC 線：液相線 開(kāi)始結(jié)晶出滲碳體： L→ L+C。 （ 2） AE 線：固相線 奧氏體結(jié)晶終了線： L＋ A→ A。 ECF 線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) L→ Ld。 （ 3） GS 線－ A3 線：從 奧氏體中開(kāi)始析出鐵素體線。 （ 4） ES 線 — Acm 線：從奧