汽车机械基础电子教案 教学课件 ppt 作者 蔡广新 单元一课题二.ppt

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1、课题二金属与合金的结构及铁碳合金相图基本概念点阵晶格晶胞晶面指数晶向指数三种金属晶体结构体心立方（B．C．C）面心立方（F．C．C）密排六方（H．C．P）第一节金属的实际晶体结构单晶体与多晶体单晶体与多晶体概念：多晶体的晶粒与晶界示意图：晶体缺陷缺陷示意图：点缺陷（空位与间隙原子）：线缺陷（位错-dislocation）：面缺陷（晶界与亚晶界）：第二节纯金属的结晶与铸锭晶核的形成晶体的长大晶粒大小与金属性能间的关系晶粒大小对金属性能的影响晶粒大小的影响因素及控制方法变质处理机械振动提高过冷度铸锭的组织第三节合金的相结构基本概念组元：组织：相：合金的相结构两种固溶

2、体结构示意图：固溶体的晶体结构特点及固溶方式：金属化合物（弥散强化作用）：第四节二元合金相图合金相图的建立的方法：合金相图建立的过程：相图的基本类型匀晶相图共晶相图包晶相图小结晶体的原子是按照一定的几何方式在空间紧密堆积的，将这些原子视为几何质点，这些质点堆积的图形为空间点阵。点阵将空间晶体的每个原子视为一个几何点，并用假想的几何线条将各个质点连接起来所形成的空间格架称为晶格。晶格晶胞：晶格内代表晶格特征的最小结构单元。晶格常数：晶胞的各棱边长度称为晶格常数。当三个晶格的各棱边的长度a=b=c，三个轴间夹角α=β=γ=90。时组成的晶格称为简单立方晶格。晶胞晶面

3、：晶格中一系列原子组成的平面称为晶面。晶面指数：按照一定的规则确定出特定的符号，表示出的晶面的方位与位向的数字符号为晶面指数。立方晶格中三种重要晶面晶面指数立方晶格中的三种重要晶面ozxya)(010)面ozxyb)(110)面ozxya)(111)面晶格中各原子排列的位向（方向）为晶向，按照一定的规则确定出特定的符号，表示出晶向的数学符号为晶向指数。立方晶格中的三个重要晶向。晶向指数立方晶格中的重要指向OAzXy［100］B［110］［111］体心立方晶体面心立方晶体密排六方晶体多晶体的晶粒与晶界单晶体：晶体内部的晶格位向完全一致的晶体。多晶体：实际金属材料由

4、许多晶格位向不同的微小晶体组成，每个小晶体相当于一个单晶体，小晶体之间位向不同，这就是晶粒，由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。单晶体与多晶体种类：刃型位错与螺旋型位错位错密度与性能之间的关系线缺陷GCHFAEBDa)立体b)平面晶格点缺陷种类晶界：相临晶粒的位向差在15度以上，晶界处的原子排列是一种过渡状态。亚晶界：晶粒内部的小晶块之间的位向差小于2-3度。面缺陷对金属性能的影响常温下，晶粒越细小，晶界越多，则金属的强度和硬度越高。面缺陷物质由液态转化为固态的过程为凝固，如果通过凝固形成晶体结构则称为结晶。均匀形核与非均匀形核。晶核的形成晶粒的长大过程图a)c)d

5、)b)f)e)细晶粒组织的金属强度高,塑性和韧性好,而粗晶粒金属的耐蚀性好.作为软磁材料的纯铁,晶粒越粗大，则导磁率越大，磁滞损耗越少。对性能的影响在实际生产中为了获得细小的晶粒组织，铸锭在浇注前在液态金属中加入少量变质剂，如：铸铁中加入硅铁、硅钙等；钢中加入铝、钛、钒、硼等；铝硅合金加入钠盐等。目的是促使形成大量的非自发晶核提高行核率。变质处理组成合金最基本的物质称为组元。出现二元合金，三元合金等及合金系。组元用肉眼或借助放大镜，显微镜等观察到的材料内部的形态结构。肉眼和放大镜观察的组织为宏观组织，其它为显微组织。组织金属或合金中具有相同化学成分，相同结构并以

6、界面相互分开的各个均匀部分。相的概念固溶体结构示意图a)置换固溶体溶质原子溶剂原子b)间隙固溶体溶剂原子溶质原子晶体结构特点：与溶剂晶格结构相同固溶强化：溶质溶入溶剂中引起晶格畸变，使得合金的强度、硬度提高，塑性、韧性下降。这种强化合金的方式叫固溶强化。是提高材料力学性能的方式之一。结构特点及固溶方式晶体结构特点合金元素间发生相互作用的一种新相，具有新的晶格与性能特征。晶格为新的晶格，具有复杂的晶体结构，熔点高，硬而脆，作为合金的强化相。金属化合物三种基本类型：正常价化合物:Mg2Si,MnS电子化合物：按照电子浓度比组成一定的晶格类型的化合物。电子浓度比等于价

7、电子数与原子数目的比。间隙化合物：简单晶格如TiC与复杂晶格如Fe3C金属化合物二元合金相图时间wSn（%）102040305060708090SnPb100200300400温度/℃L327320290310220240130183aL+αα+βαcebdL+ββ时间183183205232Sn61.9%Sn80%Sn100%Sn0%Sn5%Sn13%Sn40%配置不同铅锡成分的二元合金；作出每个合金的冷却曲线；然后找出各冷却曲线上的相变点分别标在相应合金的冷却曲线上；连接相同意义的线，标定合适的字母。合金相图建立的方法包晶相图wC温度a)包晶相图匀晶相图wC

8、温度b)匀晶相图共晶相图