二元相图及铁碳合金ppt课件.ppt

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1、二元合金及其相图问题的提出：纯铁45号钢主要原因：纯铁强度：250MPa45钢强度：610MPa45钢是两个相——F+Fe3C（合金）纯铁是一个相——F（纯金属）纯金属——导电体、导热体(散热器)装饰品、工艺美术品(化学稳定性、美丽的光泽)但：力学性能差（σb↓）、品种有限（约80种）、提纯成本高合金材料——HB、σb↑，数量上万种，生产成本低，∴广为开发利用。1、合金——金属元素+几种其它元素、具有金属性几个基本概念：2、成分——合金中各种元素的含量，称为成分3、组元——组成合金的最简单，最基本，能够独立存在的物质。(比如纯元素)

2、4、合金系——由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成份的合金。§3-1固态合金相的种类及特点对于合金：L冷却→S晶时，各区域间成份、结构相：在金属或合金中凡是具有相同成分、相同结构并与其他部分有界面分开的，均匀的组成部分，称之为相。完全一致→相的概念不完全一致注意：多晶体可以是单相相可分为两大类：即“固溶体”和“金属化合物”相：结构相同，成分均匀并以分界面分开。晶体：从结构的角度对材料的一个统称，如单晶体，多晶体。多相晶体指在材料内部分布多个相，如铁素体，珠光体，马氏体。多晶体指多个晶粒组成的材料，一般的金属材料都是多晶

3、体，可以是单相也可以是多相。组织：由相组成的，是由于组成相的种类、相对数量、晶粒形状、大小及分布形态等的不同，而分别具有不同形貌特征的相的组合物。用于材料的组织形貌观察和样品的成分分析。其中的能谱分析仪包括电子束任意定位和分析（Point＆ID）及智能化元素线分布（SmetMapElementLinescans）。波谱分析仪采用高精度的弯曲晶体分光谱仪系统，其探测极限可达几个PPM。用于观察和拍摄金属材料及非金属材料微观组织结构，并可进行图像处理和金相分析，包括长度测量、晶粒度测定、景深扩散、面积含量、图像衔接等。扫描电子显微镜+波

4、谱仪+能谱仪金相图像分析仪一、固溶体固溶体的晶格结构类型与溶剂金属组元的晶格相同。定义：在固态下，溶质原子以不同方式进入固态金属溶剂组元的晶格中，这样所形成的新相称为固溶体。（一）、固溶体晶体结构特点（二）、固溶体分类及特性根据溶质原子在溶剂晶格中占据位置的不同，固溶体可分为两类：即和。置换固溶体间隙固溶体1、置换式固溶体是指溶质原子置换溶剂晶格结点上的溶剂原子而形成的固溶体。（原子直径相近时形成）根据溶质原子分布位置可分为：无序固溶体和有序固溶体（1）、无序固溶体：溶质原子在溶剂晶格中的呈分布。（多数）（2）、有序固溶体：溶质原子

5、在溶剂晶格中的呈分布。（为数不多）有规律无规律2、间隙固溶体溶质原子进入溶剂晶格间隙而形成的固溶体。（原子直径相差很大。）间隙固溶体只能形成无序固溶体在一定温度及压力下，溶质元素在固溶体中的最大溶入量与固溶体总量之比。（三）、固溶体的溶解度及其影响因素1、溶解度：溶解度在0～100%间可以任意改变的固溶体。（1）、无限固溶体：只能是置换式固溶体在溶质与溶剂原子尺寸差别较小且晶格类型相同时产生。形成条件：溶解度有限的固溶体。（2）有限固溶体：置换固溶体，可以形成无限固溶体。间隙固溶体，只能形成有限固溶体而不能形成无限固溶体。由于组元

6、间原子大小不同，所以溶质溶入将导致溶剂的晶格畸变。间隙固溶体中溶质原子，都比溶剂晶格间隙尺寸大，所以随着溶质原子溶入量的增加，固溶体晶格将产生严重的正畸变，溶质原子溶入一定数量以后便不可能继续溶入，所以造成有限的溶解度，并且溶解度也不可能很大。主要原因：间隙固溶体中的晶格畸变2、溶解度影响因素组元间晶格类型相同，溶解度较大。（1）晶体结构因素：对于置换固溶体，组元间晶格类型相同是形成无限固溶体的必要条件。晶格类型不同，溶解度有限。（2）原子大小因素：置换固溶体的晶格畸变原子尺寸差别越小溶解度越大。当差别小到一定程度，就可能产生无限固

7、溶体。若差别较大，则只能形成有限固溶体。对置换固溶体：溶质原子直径越小，溶解度越大。对间隙固溶体：是指元素的原子从其它原子夺取电子而转变为负离子的能力。（3）电负性因素：电负性因素：溶质、溶剂的电负性越接近溶解度越大。越有利于形成无限固溶体。当元素间的电负性的差别大到一定程度后，就难于形成固溶体，而倾向于形成化合物。通过向溶剂金属中溶入溶质元素形成固溶体，而使固溶体合金强度、硬度升高的现象，（四）、固溶强化固溶强化。溶质溶入—→晶格畸变—→位错运动阻力增加—→金属塑性变形困难（抗力↑）—→高强度、硬度（能量↑—→其他性能↓）。1、产

8、生固溶强化的原因：间隙式固溶体的晶格畸变大—→固溶强化效果明显。2、固溶强化效果：化合物——合金组元间发生相互作用而形成的一种新相。当溶质含量＞溶解度时，将出现新相化合物分类金属化合物——具有一定程度金属键，有金属特性非金属化合物——