材料的凝固与铁碳合金相图的分析及应用机械工程学院课件

1、第三章 材料的凝固与铁碳合金相图的分析和应用第一节 纯金属的结晶第二节 合金的结晶第三节 铁碳合金相图第四节 凝固组织及其控制 物质由液态转变为固态的过程称为凝固。物质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。玻璃制品水晶由于材料和冷却条件不同，凝固后得到的固态物质可能是晶体，也可能是非晶体。（如采用连续激冷法可以获得非晶态金属）金属的凝固过程实质上就是原子由近程有序转变为长程有序的状态。金属结晶后形成的组织，包括各种相的形状、大小、分布等都将极大地影响到金属的性能。第一节 纯金属的结晶一. 冷却曲线与过冷度二. 结晶的一般过程三. 同素

2、异构转变一、冷却曲线与过冷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T1。曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的.2、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 T1自由能差G就是促使液体结晶的驱动力。 G越大，驱动力越大，结晶速度越快。过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。TmT1T液体和晶体自由能随温度变化二、结

3、晶的一般过程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G关系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，即均匀形核和非均匀形核。由液体自发形成晶核的过程称均匀形核。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。均匀形核非均匀形核示意图3、晶核的长大方式晶核的长大方式有两种，即均

4、匀长大和树枝状长大。均匀长大在正温度梯度下，晶体生长以平面状态向前推进。正温度梯度实际金属结晶主要以树枝状长大.这是由于存在负温度梯度，且晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴，树枝间最后被填充。负温度梯度树枝状长大树枝状长大的实际观察树枝状结晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶三、结晶晶粒的大小及控制晶粒的大小称为晶粒度。晶粒度取决于形核率和长大速度G的相对大小。若形核率越大，而长大速度越小，单位体积中晶核的数目越多，每个晶核来不及长大，从而得到的晶粒越细小。细晶强化：常温下，晶粒越小，金属的强度、硬度越高，塑性和韧性越好。工业上细化晶粒的方法：1、控

5、制过冷度：由图知：增大过冷度，可使形核率的增长率高于长大速度的增长率，即可提高N/G值，从而有利于晶粒细化。2、变质处理向液态金属中添加变质剂，增加晶核的数目，从而细化晶粒。3、振动处理在结晶过程中输入一定频率的振动波，从而使树枝晶臂折断，增加晶核数目，从而提高形核率，细化晶粒。常见有机械振动、电磁搅拌。四、同素异构转变 构转变。同素异构转变属于相变之一固态相变。1、铁的同素异构转变铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394912-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纯铁的同素异构转变-Fe、 -Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方结构(FC

6、C)。都是铁的同素异构体。-Fe-Fe同素异构转变的过程，就是原子重新排列的过程；同样遵循形核和长大的过程。同素异构转变是在固态下完成晶格转变，所以成为二次结晶。铁的同素异构转变是钢铁材料能够进行热处理的内因和依据。2、固态转变的特点形核一般在某些特定部位发生（如晶界、晶内缺陷、特定晶面等）由于固态下扩散困难，因而过冷倾向大。固态转变伴随着体积变化，易造成很大内应力。固态相变的晶界形核第二节 合金的结晶一、二元相图的建立二、二元相图的基本类型与分析1、二元匀晶相图2、二元共晶相图3、二元包晶相图4、形成稳定化合物的二元相图5、具有共析反应的二元相图6、二元相图的分析步骤7、相图与合金性能之间的

7、关系合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析.相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程的简明图解。又称状态图或平衡图。合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反应的化合物也可看作组元, 如Fe-C合金中的Fe3C。Cu-Ni合金相图L成分（wt %Ni）温度（）CuNi相结构：指合金中具有同一化学成分、同一聚集状态、同一结构且以界面相互分开的各个均匀的组成部分。组织：指用肉眼或显微镜所观察到的材料内部微观形貌。组织是由数量、形态、大小和

8、分布方式不同的各种相构成的。一、合金的相结构1、固溶体溶质原子溶入金属溶剂中所组成的合金相称为固溶体。固溶体的晶体结构与组成合金的基本金属组元的结构相同。固溶体按溶质原子在金属溶剂晶格中的位置置换固溶体：如不锈钢1Cr18Ni9Ti间隙固溶体：如铁素体，奥氏体按溶质原子在金属溶剂中的溶解度无限固溶体：如Cu-Ni，均为面心立方，原子半径接近有限固溶体：如Cu-Sn2、金属化合物金属化合物是合金组元之间发生相互作用而形成的新相。其晶格类型和特性不同于其中任一组元。金属化合物：正常价化合物：如MnS电子价化合物：按照一定的电子浓度形成的化合物；具有明显的金属特性。间隙相和间隙化合物：VC、TiC、

9、Fe3C相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。Fe-C二元相图三元相图一、二元相图的建立几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是热分析法。二元相图的建立步骤为：以Cu-Ni合金(白铜)为例1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，找出曲线上的临界点（平台或转折点）。2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。3. 将垂线上相同意义的点（转变开始点和转变终了点）连接起来，并标上相应的数字和字母。相图中，结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相线。二、二元相图的

10、基本类型与分析两组元在液态和固态下均无限互溶二元合金的相图称匀晶相图。以Cu-Ni合金为例进行分析。 Cu-Ni合金相图1、二元匀晶相图相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L ，固相线以下为 固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区（L+ ）。 LL+成分（wt%Ni）温度（）CuNi液相线固相线 合金的结晶过程除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以Ni含量为30%的Cu-Ni合金为例说明。当液态金属自高温冷却到 t1温度时，开始结晶出成分为1的固溶体。LL+随温度下降，L相不断减少，a固溶体不断增加。同时，液相成分沿液相线变化，固相成分沿

11、固相线变化。这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到t3时，最后一滴L3成分的液体也转变为固溶体，此时 固溶体的成分又变回到合金成分3上来。液固相线不仅是相区分界线, 也是结晶时两相的成分变化线。 杠杆定律处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的成分，还可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律： 确定两平衡相的成分：设合金成分为WNi=x%，过x做成分垂线。在成分垂线相当于温度t 的o点作水平线，其与液固相线交点a、b所对应的成分x1、x2即分别为液相和固相的成分。12t则 QL + Q =1 QL x

12、1 + Q x2 =1x 解方程组得式中的x2-x、x2-x1、x-x1即为相图中线段xx2 (ob)、x1x2 (ab)、 x1x(ao)的长度。 确定两平衡相的相对重量设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。因此两相的相对重量百分比为：两相的重量比为：上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。杠杆定律只适用于两相区。例（如图）合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体。但实际生产中，冷速较快，结

13、晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素(如Cu-Ni合金中的Cu)，结果造成固溶体a在一个晶粒内成分也不均匀 并呈树枝状分布，这种现象称为枝晶偏析。 枝晶偏析成分偏析与冷速有关：冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。枝晶偏析会影响合金的力学性能（塑性、韧性下降）、耐蚀、加工等性能。生产上常将铸件加热到固相线以下100-200长时间保温，以使偏析原子充分扩散、达到成分均匀，消除枝晶偏析的目的，这种热处理工艺称作均匀化退火。Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织平衡组织枝晶偏析组织2、二元共晶相图当

14、两组元在液态下无限互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应形成共晶组织的相图称作共晶相图。以 Pb-Sn 相图为例进行分析。Pb-Sn合金相图成分（wt%Sn）温度（）PbSn 相图分析 相：相图中有L、三种相, 是溶质Sn在 Pb中的固溶体， 是溶质Pb在Sn中的固溶体。 相区：相图中有三个单相区： L、；三个两相区： L+、L+、+ ；一个三相区：即水平线CED。AB 固溶线: 溶解度点的连线称固溶线。相图中的CF、DG线分别为 Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线。固溶体的溶解度随温度降低而下降。 液固相线：液相线AEB，固相线ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的熔点。AB在一定温度下

15、，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应。 共晶线：水平线CED为三相共存区，叫做共晶线。在共晶线对应的温度下（183 ），E点成分的合金同时结晶出C点成分的 固溶体和D点成分的 固溶体，形成这两个相的机械混合物：LE (C + D) AB共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶组织。发生共晶反应的温度称共晶温度。发生共晶反应的液相成分点点称为共晶点。Pb-Sn共晶组织共晶体长大示意图Sn原子扩散Pb原子扩散具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共晶点以右的合金称过共晶合金。凡具有共晶线成分的合金液体

16、冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。L+CDAB 合金的结晶过程 含Sn量小于C点合金(合金)的结晶过程在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。.2温度降到3点以下， Sn在Pb中的溶解度降低， 固溶体中的Sn含量过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相 相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。由 析出的二次 用 表示。形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。H由于二次相析出温度较低，一般十分细小。室温下的相对重量百分比为：随温度下降， 和 相的成分分别沿CF线和DG线变化。合金室温组织为 + 。成分大于 D点合金结晶过程

17、与合金相似，室温组织为 + 。ABCDEFG 共晶合金(合金)的结晶过程液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：LE (C+D) 。19.2wt%Sn温度, 1析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒等形状。共晶组织形态层片状(Al-CuAl2定向凝固)条棒状(Sb-MnSb横截面)螺旋状（Zn-Mg）Pb-Sn共晶组织共晶组织形态针状共晶树枝状共晶放射状共晶螺旋状共晶Al-Si合金Pb-Bi共晶合金在共晶转变过程中，L、 、 三相共存, 三个相的量在不断变化，但它们各自成分是固定的。共晶组织中的相称共晶相.共晶转变结束时， 和 相的相对重量百

18、分比为：E(61.9)D(97.5)C(19.2)共晶结束后，随温度下降， 和 的成分分别沿CF线和DG线变化，并从共晶 中析出 ，从共晶 中析出 ，由于共晶组织细， 与共晶结合， 与共晶 结合，在显微镜下难于分辨，最终共晶合金的室温组织仍为 ( + ) 共晶体。Pb-Sn共晶合金组织 亚共晶合金(合金)的结晶过程合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到2点，固相成分变化到C点，液相成分变化到E点, 此时两相的相对重量为：在2点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反应： L ( + ) ，转变为共晶组织，共晶体的重量与转变前的液相重量相等, 即QE =QL反应结束后，在共晶温度下、 两相的相对重量百分

19、比为：温度继续下降，将从一次 和共晶 中析出，从共晶 中析出。其室温组织为+ (+) + 。亚共晶合金的结晶过程 过共晶合金结晶过程与亚共晶合金相似，不同的是一次相为 , 二次相为室温组织为+(+)+。Pb-Sn合金的结晶过程 组织组成物在相图上的标注组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。和, 和,共晶体(+)都是组织组成物。相与相之间的差别主要在结构和成分上。组织组成物之间的差别主要在形态上。如 、 和共晶体中的 的结构成分相同，属同一个相，但它们的形态不同，分属不同的组织组成物。Pb-Sn亚共晶组织组织组成物在相图上的标注共析转变也是固态相变。最常见的共析转变是铁碳合金中的珠光体转变:

20、 S P+ Fe3C 。3、具有共析反应的二元相图共析反应(共析转变)是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同的新固相的过程。PS(奥氏体，铁素体，Fe3C渗碳体)共析相图与共晶相图相似，对应的有共析线(PSK线)、共析点(S点)、共析温度、共析成分、共析合金(共析成分合金)、亚共析合金(共析线上共析点以左的合金)、过共析合金(共析线上共析点以右的合金)。铁碳合金相图共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。与共晶反应不同的是，共析反应的母相是固相，而不是液相。另外，由于固态转变容易产生较大过冷度，形核率高，因而共析组

21、织比共晶组织细。珠光体6、二元相图的分析步骤实际二元相图往往比较复杂，可按下列步骤进行分析。 分清相图中包括哪些基本类型相图 确定相区 相区接触法则相邻两个相区的相数差为1 单相区的确定 液相线以上为液相区；Fe- Fe3C相图 靠纯组元的封闭区是以该组元为基单相固溶体区； 相图中的垂线可能是稳定化合物（单相区），也可能是相区分界线； 相图中部出现的成分可变的单相区是以化合物为基的单相固溶体区； 相图中每一条水平线必定与三个单相区点接触。Cu-Zn相图+ 两相区的确定：两个单相区之间夹有一个两相 区，该两相区的相由两相邻单相区的相组成。 三相区的确定：二元相图中的水平线是三相区。Fe-Fe3C

22、相图恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的新固相。 + 共析反应恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相。L + 包晶反应恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的新固相。L + 共晶反应说明反应式图形特征反应名称常见三相等温水平线上的反应5、相图与合金性能之间的关系 相图与合金力学性能、物理性能的关系 两相机械混合物的合金:性能与合金成分呈直线关系，是两相性能的算术平均值，如：混= Q + Q HB混=HB Q +HBQ(Q 、Q为两相相对重量) 单相固溶体的合金：性能随成分呈曲线变化，随溶质含量增加，、HB增加，塑性下降。 形成稳定化合物的合金：性能-成分曲线出现拐点。 相图与

23、铸造性能的关系 固溶体合金液固相线间距越大、偏析倾向大, 树枝晶发达, 流动性降低, 补缩能力下降, 分散缩孔增加. 共晶合金结晶温度低，流动性好，缩孔集中， 偏析小， 铸造性能好。第三节 铁碳合金相图铁碳合金碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218% 2.11%的称钢含碳量为 2.11% 6.69%的称铸铁。铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。FeFe3CFe2C FeCCC%(at%) 铁碳合金相图是研究铁碳合金

24、最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.一、铁碳合金的组元和相碳在-Fe中的固溶体称 -铁素体，用 表示。 都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体 组元：Fe、 Fe3C 相 铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。 奥氏体:碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑

25、性好，钢材热加工都在 区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。 铸铁中的石墨钢中的渗碳体二、铁碳合金相图的分析 特征点LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + 特征线 液相线ABCD， 固相线AHJECFD 三条水平线：HJB：包晶线LB+H J ECF：共晶线LC E+Fe

26、3C共晶产物是 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Le表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线 S FP+ Fe3C共析转变的产物是 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3C珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。 其它相线GS,GP 固溶体转变线, GS又称A3 线。HN,JN 固溶体转变线，ES碳在 -Fe中的固溶线。又称Ac m线。PQ碳在-Fe中的固溶线。 三个三相区：即HJB (L+)、ECF(L+ Fe3C)、PSK(+ Fe3C)三条水平

27、线 相区 五个单相区： L、Fe3C 七个两相区: L+、L+、L+Fe3C、 +、+Fe3C、+ 、+Fe3C 三、典型合金的平衡结晶过程 钢(0.02182.11%C)高温组织为单相 亚共析钢 (0.02180.77%C) 共析钢 (0.77%C) 过共析钢 (0.772.11%C)铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： 工业纯铁(0.0218% C) 组织为单相铁素体。亚共析钢共析钢过共析钢共晶白口铁过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁 白口铸铁 (2.116.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 亚共晶白口铸铁 (2.114.3%C) 共晶白口铸铁(4.3%C) 过共晶白口铸铁 (4.36.69

28、%C)工业纯铁的结晶过程 合金液体在1-2点间转变为，3-4点间，5-6点间。到7点，从中析出Fe3C。NSJBHL+ 工业纯铁的结晶过程 随温度下降，Fe3C量不断增加，合金的室温下组织为F+ Fe3C。室温下Fe3C最大量为: 从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3C表示。 Fe3C以不连续网状或片状分布于晶界。 共析钢的结晶过程 合金液体在1-2点间转变为。到S点发生共析转变： SP+Fe3C, 全部转变为珠光体。共析钢的结晶过程珠光体在光镜下呈指纹状.变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为：珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。S点以下，共析 中析出Fe3C，与共析Fe3C结合不易分辨。

29、室温组织为P.珠光体Q室温下，珠光体中两相的相对重量百分比是多少？Q43219 亚共析钢的结晶过程0.090.53%C亚共析钢冷却时发生包晶反应.以0.45%C的钢为例合金在4点以前通过匀晶包晶匀晶反应全部转变为。到4点，由 中析出 。到5点, 成分沿GS线变到S点， 发生共析反应转变为珠光体。温度继续下降， 中析出Fe3C，由于与共析Fe3C结合, 且量少, 忽略不计. +Fe3CGSPABJH亚共析钢的结晶过程利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，可以近似估算亚共析钢的含碳量:C%=P面积%0.77% (忽略 中含碳量，P面积%=QP)共析温度下相的相对重量为： 组织组成物的相对重量为：

30、S室温下相的相对重量百分比为：室温下组织组成物的相对重量百分比为：S亚共析钢室温下的组织为F+P。在0.02180.77%C 范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。含0.45%C钢的组织含0.20%C钢的组织含0.60%C钢的组织 过共析钢的结晶过程 合金在12点转变为 , 到3点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3C表示, 其沿晶界呈网状分布.温度下降, Fe3C量增加。到4点， 成分沿ES线变化到S点，余下的 转变为P。在共析温度下Fe3C的相对量？过共析钢的结晶过程过共析钢室温组织为P+ Fe3C 。Fe3C量随含碳量而增加, 含碳量为2.11%时, Fe

31、3C量最大：含1.4%C钢的组织室温下两相的相对重量百分比：室温下两组织组成物的相对重量百分比：12345S 共晶白口铁的结晶过程 合金冷却到C点发生共晶反应全部转变为莱氏体(Le),莱氏体是共晶 与共晶Fe3C的机械混合物, 呈蜂窝状.Fe3C共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为:C点以下, 成分沿ES线变化，共晶 将析出Fe3C。 Fe3C与共晶Fe3C 结合，不易分辨。12Fe3C温度降到2点, 成分达到0.77%, 此时, 相的相对重量: 在2点, 共晶 发生共析反应，转变为珠光体，这种由P与 Fe3C组成的共晶体称低温莱氏体, 用Le表示. 2 点以下，共晶体中P 的变化同共析钢。

32、S共晶白口铁的结晶过程共晶白口铁室温组织为Le (P+ Fe3C), 它保留了共晶转变产物的形态特征。室温下两相的相对重量百分比为： 亚共晶白口铁的结晶过程合金在12点间析出 。到2点，液相成分变到C点,并转变为Le。23点间从中析出Fe3C，一次的Fe3C被共晶 衬托出来。到3点， 转变为P。亚共晶白口铁的结晶过程亚共晶白口铁室温组织为P+Fe3C+Le。室温下组织组成物相对重量百分比为 ：ECFD1234N室温下相的相对重量百分比? 过共晶白口铁的结晶过程12点间从液相中析出Fe3C, 这种渗碳体称一次渗碳体，用 Fe3C表示，呈粗条片状。到2点，余下的液相成分变到C点并转变为Le。DFK

33、3Fe3C1242点以下, Fe3C成分重量不再发生变化, Le变化同共晶合金,其室温组织为Fe3C+Le。 组织组成物与相组成物标注区别主要在+ Fe3C和+Fe3C两个相区. + Fe3C相区中有四个组织组成物区，+Fe3C相区中有七个组织组成物区。 组织组成物在铁碳合金相图上的标注 + Fe3C + Fe3CFeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ FALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%温度 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响

34、 含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为： 钢铁素体亚共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共晶白口铸铁共析钢白 口 铸 铁二次渗碳体工业纯铁珠光体莱氏体一次渗碳体Fe3C钢 铁分 类组织组成物相对量%相组成物相对量%含碳量%00.02180.772.114.36.6910010000三次渗碳体 含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。0.77%C时，组织为100% P, 钢的性能即P的性能。0.9%C，Fe3C为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le,合金太脆

35、. 含碳量对工艺性能的影响 切削性能: 中碳钢合适 可锻性能: 低碳钢好 焊接性能: 低碳钢好 铸造性能: 共晶合金好 热处理性能: 第六章介绍铸造焊缝组织模锻切削加工的基本形式车刨钻铣磨第四节 凝固组织及其控制1、晶粒度表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。可用晶粒的平均面积或平均直径表示。工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。通过100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。一、结晶后的晶粒大小及其控制2、决定晶粒度的因素晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。过冷度对N、G的影响单位时间、单位体积内形成的晶核数目叫形核率(N)。单位时间内晶核生长的长度叫

36、长大速度(G)。N/G比值越大，晶粒越细小.因此，凡是促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒.3、控制晶粒度的方法 控制过冷度： 随过冷度增加，N/G值增加，晶粒变细。 变质处理： 又称孕育处理。即有意向液态金属内加入非均匀形核物质从而细化晶粒的方法。所加入的非均匀形核物质叫变质剂（或称孕育剂）。Al-Si合金组织缓冷快冷未变质变质铸铁变质处理前后的组织变质处理前变质处理后变质处理使组织细化。变质剂为硅铁或硅钙合金。电磁搅拌细化晶粒示意图超声振动细化晶粒示意图 振动、搅拌等：对正在结晶的金属进行振动或搅动，一方面可靠外部输入的能量来促进形核，另一方面也可使成长中的枝晶破碎，使晶核数目显著增加。

37、气轮机转子的宏观组织(纵截面)细晶的熔模铸件(上)普通铸件(下)4、晶粒大小对金属性能的影响常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属的强度、硬度越高，同时塑性、韧性也越好,即细晶强化。高温下，晶界呈粘滞状态，在外力作用下易产生滑动，因而细晶粒无益。但晶粒太粗易产生应力集中。因而高温下晶粒过大、过小都不好。 晶粒大小与金属强度的关系单晶叶片s= i+Kd-1/2多晶铁的拉伸变形室温高温二、铸锭(件)组织与缺陷在实际生产中，液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭，而注入到铸型模具中成型则得到铸件。铸锭(件)的组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的影响。1、铸锭(件)的组织铸锭(件)的宏观组织通常

38、由三个区组成: 表层细晶区：浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使表面形成一层很细的等轴晶粒区。 柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难。加上模壁的定向散热，使已有的晶体沿着与散热相反的方向生长而形成柱状晶区。中心粗等轴晶区: 由于结晶潜热的不断放出，散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。 缩孔：缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的。可通过改变结晶时的冷却条件和加冒口等来进行控制。钢锭出现缩孔在锻轧前应切除.2、铸造缺陷铸造缺陷

39、的类型较多，常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、白点等，它们对性能是有害的.缩孔偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭(件)在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造成宏观上的成分不均匀，称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。硫在钢锭中偏析的模拟结果气孔: 气孔是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中的气泡.铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气铸件中的气孔孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。缩松11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本

40、写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景

41、作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间

42、，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客

43、来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并

44、画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓

45、郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅