金相基础培训.pdf

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1、金相基础理论培训主讲：王书亮2013-11-16金相分析的含义金相分析—是运用放大镜和显微镜，对金属材料的宏观及微观组织进行观察研究的方法。宏观组织是用10倍以下的放大镜或者肉眼直接观察到的金属材料内部所具有的各组成物的直观形貌；微观组织主要是指在光学显微镜或扫描电镜下所观察到的金属材料内部具有的各组成物的直观形貌。www.sei.sd.cn科技开发研究中心一、金属的晶体结构1、晶体的概念•晶体：由基本单元按一定规则重复排列构成的材料称为晶体。•金属典型的晶体结构：体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构www.sei.sd.cn科技开发研究中心一、金属的晶体结构体心立方结构晶胞原子堆

2、垛模型一、金属的晶体结构面心立方结构原子堆垛模型晶胞一、金属的晶体结构密排六方结构原子堆垛模型晶胞一、金属的晶体结构2、晶粒•晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。•晶粒之间的界面成为晶界。沿晶断口www.sei.sd.cn科技开发研究中心一、金属的晶体结构2、晶粒•由两个以上晶粒组成的晶体称为多晶体，一般金属都是多晶体。www.sei.sd.cn科技开发研究中心一、金属的晶体结构3、合金的晶体结构•根据合金的晶体结构特点可以将固态合金分为固溶体和金属化合物两大类。•固溶体：在合金中，组成合金的异类原子能够以不同比例均匀混合，相互作用

3、，其晶体结构与组成合金的某一组元相同。间隙固溶体置换固溶体www.sei.sd.cn科技开发研究中心一、金属的晶体结构3、合金的晶体结构•金属化合物：在合金中，组成合金的异类原子有固定的比例，而且晶体结构与组成组元均不相同。VCFe3Cwww.sei.sd.cn科技开发研究中心二、金属的结晶1、概念•结晶是指从原子无规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。•大多数金属材料都是在液态下冶炼，然后铸造成固态金属。由液态金属凝结为固态金属的过程，就是金属的结晶。www.sei.sd.cn科技开发研究中心二、金属的结晶2、金属结晶的一般过程液态金属中存在着原子规则排列的小原子团，它们

4、时聚时散，称为晶坯。在某一温度以下,经过一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。www.sei.sd.cn科技开发研究中心二、金属的结晶2、金属结晶的一般过程www.sei.sd.cn科技开发研究中心1.1金属的晶体结构三、合金的结构与相图1、合金的基本概念•合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。•组成合金的元素可以全部是金属，也可以是金属与非金属。•组成合金的元素相互作用可形成不同的相。•相：是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，性能一致的均匀的组成部分。www.sei.sd.cn科技开发研究中心三、合金的结构与相图1、合金的基本概念•组织：合金

5、的组织是由一种或多种相以不同的形态、尺寸、数量和分布形式而组成的综合体。只由一种相组成的组织称为单相组织；由几种不同的相组成的组织称为多相组织。单相两相三相合金合金合金www.sei.sd.cn科技开发研究中心三、合金的结构与相图2、相图的基本概念•相图是表示合金系的状态，是合金的状态与温度、成分之间关系的图解。www.sei.sd.cn科技开发研究中心三、合金的结构与相图2、相图的基本概念•利用相图，可以知道各种成分的合金在什么温度发生什么反应，产生什么组织。还能了解合金在加热和冷却过程中可能会发生的转变。www.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图1、铁的同素异构转变

6、•铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394℃912℃-Fe⇄-Fe⇄-Fewww.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图FeFeCFeCFeCC32C%(at%)→www.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图•钢：含碳量为0.0218~2.11wt%。•铸铁：含碳量为2.11~6.69wt%。•含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。•实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。钢铸铁工业纯铁www.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图•固溶体：铁素体、奥氏体和马氏体；•金属化合物：渗碳体；•机械混

7、合物：珠光体、莱氏体等。www.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图•铁素体：碳在-Fe中或δ-Fe中的固溶体，体心立方结构。铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧性高，但强度和硬度较低的组织。•奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体，用A或γ表示，面心立方结构。奥氏体综合力学性能较好。•马氏体：是由奥氏体在淬火过程中得到，硬度较高，但比较脆。www.sei.sd.cn科技开发研究中心四、Fe-C相图•渗碳体：用Fe3C表示。