金相检验培训课件2.ppt

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1、第二章金属学及热处理1．金属学基础一．金属的晶体结构与结晶1．晶格晶胞晶格常数晶体——其原(离)子在空间严格按照一定规则而周期性的排列晶格——人们用空间点阵表示晶体中原子在空间规则排列的方式称为晶格，或称结晶点阵。晶胞——由于晶体中原子排列具有周期重复性，因此选取其中一个具有代表性且由最少原子排列而成的小单元（六面体）即称晶胞。晶格常数——晶胞大小形状用晶格参数表示，各棱边尺寸称晶格常数，各棱边夹角用αβγ表示。7/25/20211典型晶格——体心立方晶格：立方体的八个棱角上各有一个原子，立方体中心占有一个原子。α-铁，铬，钼等金属为体心立方晶格结构7/25/20212面心立方晶格:正

2、方体的八个棱角上各有一个原子，正方体六个面的中心各有一个原子。γ-铁，镍，铝，铜等为面心立方晶体结构7/25/20213密排六方晶格：在上下底面的十二个棱角上各有一个原子，在上下底面的中心也各有一个原子，在六方柱内有三个原子，他们相间的处于三个棱柱体的几何中心。7/25/202142、结晶概念（1）过冷现象：金属凝固时其实际冷却速度往往比理想状态快，它的实际结晶温度都比理论结晶温度低，这称为结晶过程的过冷现象（2）结晶过程：晶核形成:自发形核非自发形核（靠背和依附）晶核长大（3）晶体缺陷：点缺陷，线缺陷，面缺陷。3、钢锭结晶构造表层为细晶区（以模壁为靠背形成非自发形核）次表层为柱状晶区

3、（晶核择优生长）中心为等轴晶区在钢锭的头部（上部）集中了缩孔、疏松、杂质等缺陷，使用时要求切除掉。7/25/202154．金属的同素异构性金属在固态下由一种晶格转变为另一种晶格叫做同素异构转变同素异构转变也是一种结晶过程，为了与液体结晶相区别，通常称此为重结晶，例如在1394℃时，α-铁（体心立方）转变为γ-铁（面心立方），在912℃时，γ-铁（面心立方）又转变为α-铁（体心立方）7/25/20216二．合金的相结构与结晶1．合金的相结构相是合金中同一成分同一结构和原子聚集状态，同一性能的均匀组成部分，合金中的基本相包括：纯金属，固溶体和化合物。(1)纯金属相1394℃以上纯铁是α-铁

4、相1394℃~912℃纯铁是γ-铁相912℃以下纯铁是α-铁相7/25/20217（2）固溶体：某元素的晶格中溶有其他元素原子的相称为固溶体置换式固溶体：溶剂晶格中部分结点上的原子被溶质原子置换间隙式固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙中。（1）金属化合物（2）机械混合物：钢和铸铁中的珠光体，莱氏体7/25/202182．二元合金相图现介绍几种基本结晶转变形式（1）匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体杠杆定律：计算两相区内，某一成分合金在某一温度时两相的成分和含量。（2）共晶转变：从液相中同时结晶出两种固体(共晶体)（3）共析转变：从一种固相中转变为两种固(共析体)（4）包晶转变：由先结晶的

5、固相与剩余的液相反应生成另一固相7/25/202193．铁碳状态图(1)铁碳合金的基本相铁氏体：是碳溶于α-铁中的固溶体，它的溶碳能力很小奥氏体：是碳溶于γ-铁中的固溶体，它的溶碳能力较大渗碳体：是铁的碳化物，Fe3C表示，其含碳量6.69%7/25/202110（2）铁碳状态图（Fe-Fe3C状态图）7/25/202111①特征点和线介绍液相线ACD、固相线AECF、共晶线ECF、共析线PSK、ES线、GS线、PQ线②平衡结晶过程及其组织工业纯铁结晶过程室温组织为铁素体+三次渗碳体共析钢结晶过程室温组织为珠光体亚共析钢结晶过程室温组织为铁素体+珠光体过共析钢结晶过程室温组织为珠光体+

6、二次渗碳体共晶白口铁结晶过程室温组织为低温莱氏体（渗碳体基体及分布在其上的珠光体）亚共晶白口铁结晶过程室温组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体过共晶白口铁结晶过程室温组织为一次渗碳体+低温莱氏体③选材④指导热工艺制定7/25/2021122．钢的热处理原理一．临界点反应固态组织转变的临界温度Ac1珠光体向奥氏体转变的实际开始温度（加热）Ar1奥氏体向珠光体转变的实际开始温度（冷却）Ac3游离铁素体全部转变为奥氏体的终了温度（加热）Ar3奥氏体开始析出游离铁素体的温度（冷却）Accm二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度（加热）Arcm奥氏体开始析出二次渗碳体的温度（冷却）7/25/2021

7、13二．加热时的转变1．奥氏体化过程：奥氏体的形成要通过铁，碳原子的扩散来实现，属于扩散性相变，大致分为以下四个阶段：(1)奥氏体晶核形成优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成（2）奥氏体晶核长大成长是向奥氏体和渗碳体两侧长大推移的过程（3）残余渗碳体溶解是碳原子扩散和渗碳体向奥氏体的晶格改组过程（4）奥氏体均匀化碳原子充分扩散过程2．影响奥氏体化的因素（1）加热速度（2）加热温度（3）合金元素（4）原始组织7/25/2021143．奥氏体晶粒度(