【正文】 (其中： Ld’ = P+Fe3C共晶 +Fe3CII） 白片： Fe3CI 其它： Ld’ 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C V V 1 2 3 工程材料 Wc % 合金（工業(yè)純鐵） 2點(diǎn)以上 —— （因包晶轉(zhuǎn)變過程被省略，故不討論） 2~3點(diǎn)間 —— A 3~4點(diǎn)間 —— F+A 45點(diǎn)間 —— F 5點(diǎn)以下 —— F+Fe3CIII 工業(yè)純鐵的室溫組織： F+Fe3CIII D F K Fe3C 11480C 12270C 7270C 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C V V 1 2 3 4 5 工程材料 區(qū)域 組織組成物 P = (F+Fe3C共析 ) Ld = (A+Fe3C共晶 ) Ld’ = (P+Fe3CII+Fe3C共晶 ) L L+A L+Fe3CI A F+A F Ld’ Ld Fe3CI+Ld Fe3CI+Ld’ P+Fe3CII+Ld’ A+Fe3CII+Ld A+Fe3CII P Fe3CI P+Fe3CII F+P F+Fe3CIII A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 工程材料 區(qū)域（續(xù)） 相組成物 A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C L L+A L+Fe3C A F+A F Fe3C F+Fe3C A+Fe3C 工程材料 不同含碳量鐵碳合金的名稱及室溫組織 過共析鋼 過共晶白口生鐵 亞共 析鋼 共晶白口生鐵 共析鋼 亞共晶白口生鐵 工業(yè)純鐵 Ld’ Fe3CI+Ld’ P F+P F+Fe3CIII P+Fe3CII P+Fe3CII+Ld’ F A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 0 工程材料 鐵碳合金相圖的應(yīng)用 鐵碳合金成分、組織、相、性能的數(shù)量關(guān)系 組織組成物相對(duì)量 相組成物相對(duì)量 力學(xué)性能曲線 相圖 —— 橫座標(biāo)為 鐵碳成分比 (含碳量 ) 工程材料 鐵碳合金相圖的應(yīng)用 基本相、組織對(duì)力學(xué)性能的影響 強(qiáng)度與 P含量有關(guān) （ P強(qiáng)度高） 硬度與 Fe3C含量有關(guān) （ Fe3C硬度大） 塑性韌性與 F含量有關(guān) （ F塑性、韌性高） 工程材料 選材方面的應(yīng)用 根據(jù)不同成分鋼材的組成情況，可估計(jì)材料的性能 低碳鋼 ( Wc%) —— 塑性、韌性較好 中碳鋼 (Wc %~%) —— 強(qiáng)度、塑性、韌性都較適中， 較常用 高碳鋼 (Wc %~%) —— 硬度高、耐磨 工程材料 熱加工方面的應(yīng)用 鑄造：可確定不同 成分合金的熔化溫 度與澆注溫度由結(jié) 晶溫度區(qū)間的大小 可判斷鑄造性能的 好壞 鍛造與熱壓力加工： 可根據(jù)不同成分合金奧氏體化溫度的高低確定需要加熱的溫度 焊接：可分析焊接件在焊縫附近不同區(qū)域受不同溫度影響后的組織情況，從而采取相應(yīng)的熱處理措施以調(diào)節(jié)和改善焊縫及附近材料的性能 熱處理：可確定不同含碳量鋼材需要加熱的溫度 A D F C E S G K P Q 15380C Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 工程材料 應(yīng)用時(shí)的注意 實(shí)際鋼材中含有的其它合金成分會(huì)使相圖發(fā)生一些變化 以上研究的是平衡合金相圖，實(shí)際合金結(jié)晶常需要較大過冷度，其相圖會(huì)與平衡相圖有些不同 。 工程材料 復(fù)習(xí)與思考 1. (1)什么是固溶體？ (2)溶質(zhì)原子的加入會(huì)如何影響晶格形狀？ (3)分析由此而產(chǎn)生的機(jī)械性能的改變； 2. 已知 γFe的晶格常數(shù) (a=)大于 αFe的晶格常數(shù) (a=)，為什么 γFe冷卻到 9120C轉(zhuǎn)變?yōu)?αFe時(shí)體積反而增大？ 3. (1)合金主要由哪兩大類相構(gòu)成？ (2)是如何構(gòu)成的？ (3)金屬化合物對(duì)合金性能有何影響？ (4)如何通過調(diào)整相本身及相的組成來調(diào)整合金的性能？ 工程材料 晶粒大小與控制 晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響 一般情況下，晶粒越細(xì)，力學(xué)性能越好 工程材料 影響晶粒大小的因素 形核率 長(zhǎng)大速度 工程材料 晶粒大小的衡量方式 —— 晶粒度 晶粒度： 1mm2試樣截面面積上晶粒的數(shù)目，或晶粒的平均線長(zhǎng)度（或直徑） 晶粒度等級(jí)：共分 8級(jí)， 1級(jí)最粗， 8級(jí)最細(xì)晶粒度等級(jí)的計(jì)算式：m=2N+2(其中 m為每 mm2中的晶粒數(shù)，N為晶粒度等級(jí)數(shù) ) 晶粒度等級(jí)的測(cè)量： 100倍金相圖像與標(biāo)準(zhǔn)晶粒度圖比較 工程材料 控制晶粒大小的方法 加大過冷度 變質(zhì)處理 震動(dòng)與攪拌 工程材料 純金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變 工業(yè)純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變現(xiàn)象 工業(yè)純鐵同素異晶轉(zhuǎn)變式 工程材料 同素異晶轉(zhuǎn)變 概念：固態(tài)金屬在溫度變化時(shí)由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變 它是一種固態(tài)下的晶格重新構(gòu)建，類似于液態(tài)結(jié)晶過程，但比液態(tài)結(jié)晶需要更大的過冷度（即更大的動(dòng)力） 同素異晶轉(zhuǎn)變后，金屬的性能會(huì)發(fā)生較大改變，同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，如應(yīng)力、變形等 金屬是否具有同素異晶轉(zhuǎn)變特性與金屬本身特性有關(guān) 常見的具有同素異晶轉(zhuǎn)變特性的金屬有鐵、鈦、錳、鉻等 工程材料 第四節(jié)：合金的結(jié)晶與二元合金相圖 合金的結(jié)晶與相圖 合金的結(jié)晶 與純金屬結(jié)晶類似：形核、長(zhǎng)大 工程材料 二元合金相圖的建立 工程材料 相圖的基本概念 相圖，又稱為平衡相圖或合金狀態(tài)圖 用圖形的方式表明合金系中各種不同合金的狀態(tài)、組織、溫度和成分之間的關(guān)系 工程材料 相圖的作用 分析合金系中不同成分的合金在升溫或降溫時(shí)的相、組織等的變化情況 可對(duì)不同溫度下各相、組織等作定量計(jì)算，定量分析合金的組成物（一般了解） 可根據(jù)相圖對(duì)合金材料在使用溫度下的相及組織情況進(jìn)行分析判斷，從而預(yù)測(cè)合金的性能 是制定合金熔煉、鑄造、鍛造、熱處理等工藝的重要依據(jù) 工程材料 二元?jiǎng)蚓鄨D 二元?jiǎng)蚓鄨D 勻晶相圖中的特征點(diǎn)、線、區(qū) 包括：純金屬的熔點(diǎn)、液相線與固相線、液相區(qū)、固相區(qū)與液固兩相區(qū)等 工程材料 什么合金會(huì)形成勻晶相圖 兩組元在液、固兩種狀態(tài)都能無(wú)限互溶的合金。 工程材料 2. 若拉伸應(yīng)力 ζ由 ζe逐漸加大到 ζs，此時(shí)材料發(fā)生什么變化？ 提示 ： 拉伸應(yīng)力 ζ超過 ζe后材料出現(xiàn)少量不可恢復(fù)的塑性變形，當(dāng) ζ加大到 ζs后出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，即使不增大應(yīng)力也會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生新的塑性變形。在晶界上，原子排列是紊亂的 亞晶粒 ：晶粒內(nèi)部位向相差很小 (10以內(nèi) )的部分 亞晶界 ：亞晶粒之間的交界面 工程材料 面缺陷 的概念：某二維的尺度很大而另一維尺度很小的一類缺陷 面缺陷 包括 ：晶界與亞晶界 面缺陷的 影響 ：能提高金屬材料的強(qiáng)度和塑性 工程材料 第二節(jié)：合金的相結(jié)構(gòu) 基本概念 合金 ：（見教材 ） 組元 ：（見教材 ） 合金系 ：相同組元按不同比例所構(gòu)成一系列不同的合金。 金屬通常（在自然冷卻時(shí)）都是晶體，但采用特殊的冷卻方法（急冷）可獲得非晶體金屬； 工程材料 晶體有關(guān)的一些基本概念 晶格：用一些假想的空間直線把原子連結(jié)起來，構(gòu)成一個(gè)三維的空間幾何格架，稱為晶格； 晶胞：（定義見教材 ） 晶格常數(shù)：（定義見教材 ） 工程材料 晶面、晶向 （了解一般概念，定義見教材， “ 晶面指數(shù) ” 與 “ 晶向指數(shù) ” 不要求） 工程材料 上堂重點(diǎn) 1. 基本力學(xué)性能指標(biāo) (續(xù) )： 硬度、布氏硬度、洛氏硬度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度等，它們的含義、符號(hào)、測(cè)量方法、計(jì)算公