材料科学基础——二元相图2_ppt课件

原子规则排列 点阵、结构晶系 /布拉菲点阵 三维描述7/14，两者差异？原子规则排列金属单质 fcc，bcc， hcp非金属单质合金相结构结构参数原子个数配位数密排面影响因素固溶体、中间相材料的结构晶体缺陷成型的第一个环节回答： 1.凝固的热力学条件2.凝固过程遵循的基本规律3.如何控制使性能最佳基本规律凝固前的液体 /晶胚形核长大 本质原子跨过界面；方式？界面 /扩散控制？类别热力学条件（临界半径 /形核功）影响因素及控制纯金属的凝固材料科学基础Fundamentals of Materials Science第四章 二元相图Binary phase diagram4.1 相图的基本知识4.2 二元相图的基本类型 4.3 二元相图的分析和使用 4.4 铁碳相图和铁碳合金 渗碳体是个 亚稳定 的相，石墨才是稳定的相。但石墨的表面能很大，只有在极缓慢冷却或加入某些合金元素使石墨的表面能降低，碳才能以石墨的形式存在。因此，铁碳相图有两类： 液体、固溶体和渗碳体之间亚稳平衡 ，是紧靠铁端部分，其中 C含量的范围是 0 6.69 液体、固溶体和石墨之间的稳定平衡 ，其中C含量的范围是 0 100。1 2 3 4 5 6A BCDEFGHNJPM OSKQ1538139411541148910770 7387272301493 L Cm L+Cm CmFe Fe3C+ L1.铁碳合金中的组元及相纯铁（ iron）1394153810006008001200温度时间16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe力学性能 ： b 176 274MPa0.2 98 166MPa 30 50， 70 80HB 50 80aK 1.5 2MNm/m2应 用 ： 主要应用于电子材料，作为铁芯。碳在 -Fe中的间隙固溶体称为 铁素体 ，简称为铁素体 ( )；最大溶碳量为 727 时的wc=0.0218%，最小为室温时的 wc=0.0008%； 性能为： b180280MPa、 0.2100170MPa、30%50%， k160200J/ 2 、 硬度 80HB 。 碳在 -Fe中形成的间隙固溶体称为 铁素体 ， ()，最大溶碳量为 1495 时的 0.09。铁素体（ Ferrite）n 碳在 -Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体(A)，最高溶碳量为 1148 时的 wc=2.11；奥氏体具有高塑性、低硬度和强度，其力学性能为： b400MPa、 40%50%、170220HB。n 奥氏体主要存在于 727 以上的高温范围内，利用这一特性，工程上常将钢加热到高温奥氏体状态下进行塑性成形。奥氏体（ Austenite）渗碳体（ Cementite）渗碳体是指晶体点阵为复杂正交点阵，化学式近似于 Fe3C的一种间隙式化合物， 用符号 Fe3C表示，其含碳量为 wc=6.69%， 渗碳体具有很高的硬度和耐磨性、脆性很大，其力学性能指标大致为：硬度 800HB、 抗拉强度 (b)30MPa、 伸长率()0、 冲击韧度 (k)0。珠光体（ Pearlite）n F Fe3C的一种机械混合物 ，用符号 P表示，其组织为层片状结构 ， 综合了铁素体和渗碳体优点，其综合力学性能好 。莱氏体（ Ledeburite）莱氏体是由 A Fe3C组成的一种机械混合物 ，用符号 Ld表示，其组织结构为渗碳体基体上分布的奥氏体 ， 主要体现了渗碳体特点，硬而脆 。2. Fe - Fe3C 相图分析FeTFe3CFe - Fe3C 相图ACDE FGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C 6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )Ld Ld+Fe3CA+Ld+Fe3CF A+FA+Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLd Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共析相图匀晶相图( P+Fe3C )符 号 温 度 / （ C） /% 说 明A 1538 0 纯铁 的熔点B 1495 0.53 包晶 转变时 液 态 合金的成分C 1148 4.30 共晶点D 1227 6.69 渗碳体的熔点E 1148 2.11 碳在 -Fe中的最大溶解度F 1148 6.69 共晶反 应 生成的渗碳体G 912 0 -Fe向 -Fe转变 温度（ A3）H 1495 0.09 碳在 -Fe中的最大溶解度J 1495 0.17 包晶点K 727 6.69 共析反 应 生成的渗碳体M 770 0 纯铁 的磁性 转变 点N 1394 0 -Fe向 -Fe的 转变 温度（ A4）O 770 0.5 （ C） 0.5合金的磁性 转变 温度P 727 0.0218 碳在 -Fe中的最大溶解度S 727 0.77 共析点（ A1）Q 600 0.0057 600 时 碳在 -Fe中的溶解度液相线： ABCD固相线： AHJECF五个单相区： L， ， ， 和 Fe3C七个两相区： L ， L ， L Fe3C， ， ， Fe3C， Fe3C两条磁性转变线： MO（铁素体的） 及 过 230 的虚线（渗碳体的）三条水平相变线： HJB 包晶转变线ECF 共晶转变线PSK 共析转变线1.包晶转变反应式 :LB + H AJ14953.共析转变反应式 :AS ( FP + Fe3C ) P 7272.共晶转变反应式 :LC ( AE + Fe3C ) Ld 11483. 典型铁碳合金的平衡凝固工业纯铁 (iron)： C%0.0218%钢 (steel)： C%： 0.0218 2.11%，又分为：共析钢 (eutectoid steel)： C%： 0.77%亚共析钢 (hypeutectoid steel) ： C%： 0.0218 0.77%过共析钢 (hypereutectoid steel) ： C%： 0.77 2.11%铸铁 (cast iron)： C%： 2.11 6.69%，有较好的铸造性能、质脆，不能锻造。又分为：共晶铸铁 (eutectic cast iron)： C%： 4.30%亚共晶铸铁 (h