【正文】 2) 過冷度 :理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié) 晶溫度之差 . (實(shí)際冷卻快 ,結(jié)晶在理論溫度下 ) 二 金屬的同素異購轉(zhuǎn)變 (二次結(jié)晶 \重結(jié)晶 ) 同素異構(gòu)性 — 一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì) . 同素異購轉(zhuǎn)變 — 金屬在固體時(shí)改變其晶格類型的過程 . 如 :鐵 錫 錳 鈦 鈷 以鐵為例 : δ Fe(1394℃ )γ Fe(912℃ )α Fe 體心 面心 體心 因?yàn)殍F能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 ,才有對(duì)鋼鐵的各種熱處理 . (晶格轉(zhuǎn)變時(shí) ,體積會(huì)變化 ,以原子排列不同 ) 第三 節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu) 一 合金概念 合金 : 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì) . 組元 :組成合金的基本物質(zhì) .如化學(xué)元素 (黃銅 :二元 )金屬化合物 相 :在金屬或合金中 ,具有相同成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻組成部分 .相與相之間有明顯的界面 . 如 :純金屬 — 一個(gè)相 ,溫度升高到熔點(diǎn) ,液固兩相 . 合金液態(tài)組元互不溶 ,幾個(gè)組元 ,幾個(gè)相 . 固體合金中的基本相結(jié)構(gòu)為固溶體和金屬化合物，還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物。 二 合金結(jié)構(gòu) 1 固溶體 溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體。 根據(jù)溶質(zhì)在溶劑晶格中所占的位置不同，分為： 1） 置換固溶體 溶質(zhì)原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置，所形成的固溶體。 *溶質(zhì)原子，溶劑原子直徑相差不大時(shí)，才能置換 如： Cu—— Zn Zn 溶解度有限。 Cu—— Ni 溶解度無限 晶格畸變 —— 固溶強(qiáng)化：畸變時(shí)塑性變形阻力增加，強(qiáng)，硬增加。這是提高合金機(jī)械性能的一個(gè)途徑。 2） 間隙固溶體 溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙 ，形成固溶體。溶質(zhì)原子小，與溶劑原子比為〈 。溶解度有限。也固溶強(qiáng)化。 2 金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬性質(zhì)，可用分子式表示的物質(zhì)。如 Fe3C WC 特點(diǎn)：（ 1）較高熔點(diǎn)、較大脆性、較高硬度。 （ 2）在合金中作強(qiáng)化相，提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如 WC、 TiC?？赏ㄟ^調(diào)整合金中的金屬化合物的數(shù)量、形態(tài)、分布來改變合金的性能 3 機(jī)械混合物 固溶體 +金屬化合物、固 +固 —— 綜合性能 167。 4 二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成 合金系：由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金，這些合金組成一個(gè)合金系統(tǒng) —— 為研究合金系的合金成分、溫度、結(jié)晶組織之間的變化規(guī)律、建立合金狀態(tài)圖來描述。 合金狀態(tài)圖 —— 合金系結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解。 實(shí)質(zhì)：溫度 —— 成分作標(biāo)圖，是在平衡狀態(tài)下（加熱冷卻都極慢的條件下）得到的。 二、二元合金狀態(tài)圖的建立 以 Pb（鉛） Sb（銻）合金為例： 1 配置幾種 PbSb成分不同的合金。 2 做出每個(gè)合金的冷卻曲線 3將每個(gè)合金的臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度 — 成分坐 標(biāo)上，并將相通意義的點(diǎn)連接起來，即得到 PbSb 合金的狀態(tài)圖。 A B D C E 液相線： ACB 固相線： DCE 單相區(qū)：只有一個(gè)相。 兩相區(qū)：兩個(gè)相。 ACD、 BCE。 c— 共晶點(diǎn) *作業(yè)： 第三章 鐵碳合金 167。 1 鐵碳合金的基本組織 液態(tài)： Fe、 C 無限互溶 。 固態(tài)：固溶體 金屬化合物 t ℃ 1538 δ Fe+C —— 鐵素體 F 1394 γ Fe+C—— 奧氏體 A 912 α Fe+C—— 鐵素體 F s 一鐵素體 碳溶于α Fe形成的固溶體 —— 鐵素體 F 體心立方，顯微鏡下為均勻明亮的多邊形晶粒。 性能：韌性很好（因含 C 少），強(qiáng)、硬不高。δ =45~50%， HBS= σ b=250Mpa 含碳： 727℃， % 二 奧氏體 碳溶于γ Fe中形成的固溶體 — “ A” 面心立方 ,顯微鏡下多邊形晶粒 ,晶界較 F平直 . 性能 :塑性好 ,壓力加工所需要組織 .含碳最高 。1147℃ ,% HBS=170~220 三滲碳體 金屬化合物 Fe3C 復(fù)雜晶格 ,含碳 :%. 性能 :硬高 HB(sw)800,脆 ,作強(qiáng)化相 . 在一定條件下會(huì)分解成鐵和石墨 ,這對(duì)鑄造很有意義 . 四 珠光體 P F+Fe3C— 機(jī)械混合物 ,含碳 % 組織 :兩種物質(zhì)相間組成 ,性能 :介于兩者之間 .強(qiáng)度較高 : 硬度 HBS=250 五 萊氏體 727℃ A+Fe3C— Ld 高溫萊氏體 727℃ P+Fe3C— Ld’低溫萊氏體 性能 : 與 Fe3C 相似 HBS700 塑性極差 . 167。 2鐵碳合金狀態(tài)圖 是表明平衡狀態(tài)下含 C不大于 %的鐵碳合金的成分 ,溫度與組織之 間關(guān)系 ,是研究鋼鐵的成分 ,自治和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ) ,也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ) . 含 C ,而含 %時(shí) ,Fe與 C形成 Fe3C,故可看成一個(gè)組元 ,即鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際為 FeFe3C 的狀態(tài)圖 . 一鐵碳合金狀態(tài)圖中點(diǎn)線面的意義 1 各特性點(diǎn)的含義 1)A: 純鐵熔點(diǎn) 含 C: 0% 1538℃ 2)C: 共晶點(diǎn) % 1148 3)D: Fe3C 熔點(diǎn) 1600 4)E: C 在 A中最大溶解度 1148 5)F: Fe3C成分點(diǎn) 1148 6)G: α Fe 與γ Fe 轉(zhuǎn)變點(diǎn) 0% 912 7)K: Fe3C 成分點(diǎn) 727 8)P: C 在α Fe 中最大溶解度 727 9)S: 共析點(diǎn) 727 10) Q: C 在α Fe中溶解度 室溫 2 主要線的意義 1) ACD:液相線 ,液體冷卻到此線開始結(jié)晶 . 2) AECF:固相線 此線下合金為固態(tài) 3) ECF:生鐵固相線 ,共晶線 ,液體 — Ld 4) AE: 鋼的固相線 ,液態(tài)到此線 — A 5) GS:” A3” A到此線開始析出 F 6) ES:” Acm” A到此線開始析出 Fe3CⅡ 7) PSK:” A1”共析線 .A 同時(shí)析出 P(F+Fe3C) 3 主要區(qū)域 1) ACE: 兩相區(qū) L+A 2) DCF:兩相區(qū) L+Fe3C1 3) AESG: 單相區(qū) A 4) GPS: A+F 兩相區(qū) 二 鋼鐵分類 1 工業(yè)純鐵 : 含 C% 組織 :F 2 鋼 :含碳 : ~ 共析鋼 含 C=% P 亞共析鋼 含 C% P+F 過共析鋼 含 C% P+Fe3C11 3 鐵 含 C:%~% 共晶生鐵 % C Ld’ 亞共晶生鐵 % C P+Ld’ + Fe3C11 過共晶生鐵 % C Ld’ + Fe3C1 三 典型合金結(jié)晶過程分析 1共析鋼 L— L+A— AP 2 亞共析鋼 L— A+L— A— A+F— F+P 3過共析鋼 L— L+A— A— A+ Fe3C11 Fe3C1+P 4 共晶鐵 L— Ld— Ld’ 5 亞共晶鐵 L— 1 點(diǎn) — L+A— A+Ld— P+Ld’ 6 過共晶鐵 L— 1 點(diǎn) — L+Fe3C1— 2 點(diǎn) — Ld+ Fe3C1— 3點(diǎn) Fe3C1+Ld’ 四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用 1 鑄造 確定澆鑄溫度 選材 : 共晶點(diǎn)附近鑄造性能好 2 鍛造 鍛造溫度區(qū)間 A 3焊接 焊 接缺陷用熱處理改善 .根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝 167。 3鋼的分類和應(yīng)用 按化學(xué)成分 :碳鋼 : %C 少量 Si Mn S P 等雜質(zhì) 合金鋼 :加入一種或幾種合金元素 一 碳鋼 1 含碳量對(duì)碳鋼性能的影響 %C C↑強(qiáng) ,硬↑ 塑 ,韌↓ FeC 強(qiáng)化相 %C C↑ 硬↑ , 強(qiáng) , 塑 ,韌↓ FeC 分布晶界 ,脆性↑ 2 鋼中常見雜質(zhì)對(duì)性能的影響 Si: 溶于 F ,強(qiáng)化 F, 強(qiáng) ,硬↑ 塑 ,韌↓ . 含量 ~% 有益作用不明顯 Mn: 1)溶于 F, . 2)與 FeS 反應(yīng) — MnS 比重輕 ,進(jìn)入熔渣 ,如量少 ,有益作用不明顯 . S: FeS— (FeS+Fe)共晶體 ,熔點(diǎn) 985℃ ,分布晶界 ,引起脆性”熱脆” P: 溶于 F,是強(qiáng)度 ,硬度↑ ,但室溫塑性 ,韌性↓↓ “冷脆” 3 碳鋼的分類 1 ) 按含碳量分 低碳鋼 %C 中碳 鋼 : ~%C, 高碳鋼 %C 2) 按質(zhì)量分 (含 S,P多少分 ) 普通鋼 S=%,P=% 優(yōu)質(zhì)鋼 S,P=% 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S=% P=% 3)按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼 , 碳素工具鋼 %C 4 碳鋼的編號(hào)和用途 1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 : Q235 數(shù)字表示屈服強(qiáng)度 單位 Mpa 2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 : ~%Mn 較高含錳量 ~%C ~%Mn , %C ~%Mn 08 10 15 20 25 強(qiáng)↓ 塑↑ 沖壓件 焊件 30 35 40 45 50 55 60 強(qiáng)↑硬↑ 彈簧 ,軸 ,齒輪 耐磨件 65 70 75 80 85 耐磨件 數(shù)字表示含 C 萬分 8之幾 3)碳素工具鋼 T7T8 T13 數(shù)字表示含 C千分之幾 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼加 A 含 Mn 高 ,加 Mn T8MnA 二 合金鋼 常加合金元素 : Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B(硼 ) 稀土元素 (Xt)等 1 合金結(jié)構(gòu)鋼 “數(shù) +元素符號(hào) +數(shù)”表示 數(shù) — 含碳萬分之幾 , 符號(hào) — 合金元素 , 符號(hào)后面數(shù)表示含合金 %, %不標(biāo) , =% 標(biāo) 2 若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 ,后加 A 如 : 60Si2Mn %C, 2%Si %Mn 18Cr2Ni4WA %C, 2%Cr, 4%Ni, %W 高級(jí)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)用 : 工程結(jié)構(gòu)件 , 機(jī)械零件 主要包括 :低合金鋼 ,合金滲碳鋼 ,合金調(diào)質(zhì)鋼 ,合金彈簧鋼 ,滾動(dòng)軸承鋼等 2 合金工具鋼 : 數(shù) +元素符號(hào) +數(shù) 與結(jié)構(gòu)鋼同 數(shù) — 一位數(shù) , 含 C千分之幾 ,含 C