金相基础培训

金相基础理论培训主讲：王书亮2013-11-16

金相分析—是运用放大镜和显微镜，对金属材料的宏观及微观组织进行观察研究的方法。

宏观组织是用10倍以下的放大镜或者肉眼直接观察到的金属材料内部所具有的各组成物的直观形貌；

微观组织主要是指在光学显微镜或扫描电镜下所观察到的金属材料内部具有的各组成物的直观形貌。金相分析的含义一、金属的晶体结构1、晶体的概念晶体：由基本单元按一定规则重复排列构成的材料称为晶体。金属典型的晶体结构：体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构一、金属的晶体结构体心立方结构晶胞原子堆垛模型面心立方结构晶胞原子堆垛模型一、金属的晶体结构密排六方结构晶胞原子堆垛模型一、金属的晶体结构2、晶粒晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。晶粒之间的界面成为晶界。沿晶断口一、金属的晶体结构由两个以上晶粒组成的晶体称为多晶体，一般金属都是多晶体。一、金属的晶体结构2、晶粒3、合金的晶体结构根据合金的晶体结构特点可以将固态合金分为固溶体和金属化合物两大类。固溶体：在合金中，组成合金的异类原子能够以不同比例均匀混合，相互作用，其晶体结构与组成合金的某一组元相同。间隙固溶体置换固溶体一、金属的晶体结构Fe3CVC一、金属的晶体结构3、合金的晶体结构金属化合物：在合金中，组成合金的异类原子有固定的比例，而且晶体结构与组成组元均不相同。二、金属的结晶1、概念结晶是指从原子无规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。大多数金属材料都是在液态下冶炼，然后铸造成固态金属。由液态金属凝结为固态金属的过程，就是金属的结晶。二、金属的结晶2、金属结晶的一般过程液态金属中存在着原子规则排列的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在某一温度以下,经过一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。二、金属的结晶2、金属结晶的一般过程1.1金属的晶体结构三、合金的结构与相图1、合金的基本概念合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。组成合金的元素可以全部是金属，也可以是金属与非金属。组成合金的元素相互作用可形成不同的相。相：是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，性能一致的均匀的组成部分。三、合金的结构与相图1、合金的基本概念组织：合金的组织是由一种或多种相以不同的形态、尺寸、数量和分布形式而组成的综合体。只由一种相组成的组织称为单相组织；由几种不同的相组成的组织称为多相组织。两相合金单相合金三相合金三、合金的结构与相图2、相图的基本概念相图是表示合金系的状态，是合金的状态与温度、成分之间关系的图解。三、合金的结构与相图2、相图的基本概念利用相图，可以知道各种成分的合金在什么温度发生什么反应，产生什么组织。还能了解合金在加热和冷却过程中可能会发生的转变。四、Fe-C相图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：1394℃912℃-Fe⇄-Fe⇄-Fe四、Fe-C相图FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→钢：含碳量为0.0218~2.11wt%。铸铁：含碳量为2.11~6.69wt%。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。钢铸铁工业纯铁四、Fe-C相图四、Fe-C相图固溶体：铁素体、奥氏体和马氏体；金属化合物：渗碳体；机械混合物：珠光体、莱氏体等。铁素体：碳在-Fe中或δ-Fe中的固溶体，体心立方结构。铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧性高，但强度和硬度较低的组织。奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体，用A或γ表示，面心立方结构。奥氏体综合力学性能较好。马氏体：是由奥氏体在淬火过程中得到，硬度较高，但比较脆。四、Fe-C相图渗碳体：用Fe3C表示。Fe3C硬度高、强度低,脆性大,塑性几乎为零。珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物（共析组织），常用P表示。一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布。通过热处理可以使渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上。莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（共晶组织），常用Ld表示。当冷却至727度时，莱氏体中的奥氏体将转变为珠光体。四、Fe-C相图40钢[w(C)=0.4%]典型铁碳合金的平衡结晶过程四、Fe-C相图40钢的显微组织四、Fe-C相图1、热处理：钢在一定的介质中，以一定的速度加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。2、普通热处理：淬火；回火；正火；退火。五、钢的热处理五、钢的热处理淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体组织的热处理工艺。冷却速度最快。回火：把淬火钢件加热到低于某一温度，保温一定时间后以适当方式冷却到室温的热处理工艺。退火：将钢加热到某一温度，保持一定时间后随炉缓慢冷却，以获得接近于平衡状态的组织。正火：指钢被加热到适当温