第二章铁碳相图合金ppt课件.ppt

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1、第二章铁碳合金第一节纯铁的晶体结构及其同素异晶转变一.金属的结晶二.纯铁的晶体结构三.纯铁的同素异晶转变（一）金属结晶的基本概念（二）金属的冷却曲线和过冷现象（三）纯金属的结晶（四）金属晶粒的大小与控制一.金属的结晶物质由液态转变为固态的过程称为凝固。金属由液态转变为晶态的过程称为结晶。物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变。因而结晶过程是相变过程。玻璃制品水晶（一）金属结晶的基本概念（二）冷却曲线与过冷现象1、冷却曲线金属结晶时温度与时间的关系曲线称冷却曲线。曲线上水平阶段所对应的温度称实际结晶温度Tn。曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的.

2、纯金属的冷却曲线mn2、过冷与过冷度纯金属都有一个理论结晶温度Tm(熔点或平衡结晶温度)。在该温度下,液体和晶体处于动平衡状态。结晶只有在Tm以下的实际结晶温度下才能进行。雾凇液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。理论结晶温度与实际结晶温度的差T称过冷度T=Tm–Tn过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。TmTnΔT液体和晶体自由能随温度变化自由能与温度的关系曲线金属结晶的热力学条件1、结晶的基本过程结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成.液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在Tm以下,经一段时间

3、后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。晶核半径与ΔG关系（三）纯金属的结晶晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。2、晶核的形成方式形核有两种方式，即自发形核（均匀形核）和非自发形核（非均匀形核）。由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。非均匀形核更为普遍。（四）金属晶粒的大小与控制细晶强化：晶体中晶粒的大小，对金属性能有很大的影响。晶体越细，金属的强度、硬度、韧性等机械性能越好。由凝固理论可知

4、，单位体积晶粒数决定于形核率N和长大速度V两个因素。因此控制形核率和形核速度也就控制了晶粒的大小。∞Z晶粒大小的控制方法：（1）增加过冷度；（2）变质处理；（3）振动、搅拌二.纯铁的晶体结构物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。原子、离子、分子之间的结合力称为结合键。结构:物质内部原子在空间的分布及排列规律。（一）晶体与非晶体晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。金属的结构晶态非晶态SiO2的结构晶态非晶态（二)、晶体结构⑴晶格

5、：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（原子中心）称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。1、基本概念⑵晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。⑷晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，===90六方晶系：a1=a2=a3c，==90，=120立方六方四方菱方正交单斜三斜⑶晶格常数：晶胞个边的尺寸a、b、c。各棱间的夹角用、、表示。(6)原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。(7)晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子

6、数目。(8)配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。(9)致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。(5)晶格尺寸：晶格常数2、典型的金属晶体结构金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，称为金属键。金属原子趋向于紧密排列。价电子云正离子金属键示意图具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面心立方(fcc)和密排六方(hcp)晶格。⑴体心立方晶格体心立方晶格的参数体心立方晶格原子个数：2配位数：8致密度：0.68常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等晶格常数：a(a=b=c)原子半径：

7、⑵面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格的参数a42r=：原子半径原子个数：4配位数：12致密度：0.74常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等晶格常数：a面心立方晶格⑶密排六方晶格密排六方晶格的参数a21r=：原子半径原子个数：6配位数：12致密度：0.74常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等晶格常数：底面边长a和高c，c/a=1.633密排六方晶格3、纯铁的同素异构转变纯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⇄-Fe物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异构转变。属于相变之一，即固态相变。第

8、二节铁碳合金的基本组织合金是指在金属中加入一种或几种元素后，熔合而成为具有金属特