1、使用性能使用性能工艺性能力学性能力学性能化学性能化学性能物理性能物理性能铸造性能铸造性能锻造性能锻造性能焊接性能焊接性能切削加工性能切削加工性能热处理性能热处理性能材料的原子（离子或分子）在三维材料的原子（离子或分子）在三维空间排列方式为组织结构空间排列方式为组织结构n对于固体物质，根据其原子（离子或分子）排对于固体物质，根据其原子（离子或分子）排列方式的不同分为晶体与非晶体两大类。列方式的不同分为晶体与非晶体两大类。n原子（离子或分子）在三维空间呈无规则排列原子（离子或分子）在三维空间呈无规则排列的材料则为非晶体材料。如石蜡、松香及汽车的材料则为非晶体材料。如石蜡、松香及汽车工程中应用的塑料
2、、玻璃、橡胶等。工程中应用的塑料、玻璃、橡胶等。n原子（离子或分子）在三维空间呈有规则排列原子（离子或分子）在三维空间呈有规则排列的材料则为非晶体材料。在汽车所采用的固态的材料则为非晶体材料。在汽车所采用的固态金属材料屮，由于构成固态金属的金属离子在金属材料屮，由于构成固态金属的金属离子在空间呈有规则的排列，因而固态金属均为晶体空间呈有规则的排列，因而固态金属均为晶体材料。材料。凝固凝固：物质由液态转变为固态的过程：物质由液态转变为固态的过程结晶结晶：晶体材料的凝固过程：晶体材料的凝固过程单晶体的原单晶体的原子排列的位子排列的位向或方式都向或方式都是一致的。是一致的。工程上所用的金属工程上所用
3、的金属材料绝大多数由许材料绝大多数由许多微小的单晶体构多微小的单晶体构成的多晶体成的多晶体使材料的密度发生变化，电阻使材料的密度发生变化，电阻率增大，强度硬度提高率增大，强度硬度提高塑性降低，强度、硬度提高塑性降低，强度、硬度提高容易产生局部熔化，塑性降容易产生局部熔化，塑性降低，耐蚀性降低低，耐蚀性降低点缺陷点缺陷间隙原子间隙原子空位空位晶格中出现晶格空位和存在间隙原子，晶格中出现晶格空位和存在间隙原子，使晶格不能保持芷常排列状态的缺陷使晶格不能保持芷常排列状态的缺陷线缺陷刃型位错刃型位错螺型位错螺型位错晶格中的某处有一列或若干列的原子晶格中的某处有一列或若干列的原子发生了某些有规律的错排引
4、起位错发生了某些有规律的错排引起位错面缺陷晶界原子排列杂乱晶界原子排列杂乱亚晶界的系列位错亚晶界的系列位错晶界、亚晶界在三维空间中一个方晶界、亚晶界在三维空间中一个方向上尺寸很小，另二个方向上尺寸向上尺寸很小，另二个方向上尺寸较大的缺陷较大的缺陷原子由不规则原子由不规则非晶体状态非晶体状态原子作规则排列的原子作规则排列的晶体状态的过程晶体状态的过程实际生产中，细化晶粒的措施实际生产中，细化晶粒的措施（1）提高冷却速度，增加过冷度）提高冷却速度，增加过冷度（2）变质处理）变质处理（3）破碎正在长大的树枝晶）破碎正在长大的树枝晶提高形核率提高形核率不同晶粒大小纯铁的力学性能不同晶粒大小纯铁的力学性
5、能晶粒直径晶粒直径(m)强度强度b(MPa)伸长率伸长率(%)7018430.62521639.51.627050.7-Fe-Fe-Fe纯纯 铁铁5.金属的铸态组织晶区晶区特点特点对性能的影响对性能的影响细等轴细等轴晶粒区晶粒区晶粒很细，但厚度很薄晶粒很细，但厚度很薄影响不大影响不大柱状晶柱状晶粒区粒区晶粒较细，但柱状晶的接晶粒较细，但柱状晶的接触面易聚集非金属夹杂物触面易聚集非金属夹杂物或低熔点的杂质或低熔点的杂质沿柱状晶轴方向的沿柱状晶轴方向的强度较高强度较高粗大等粗大等轴晶粒轴晶粒区区晶粒较粗，没有脆弱面晶粒较粗，没有脆弱面性能均匀，各向同性能均匀，各向同性性1细等轴晶粒区细等轴晶粒区
6、2柱状晶粒区柱状晶粒区 3粗大等轴晶粒区粗大等轴晶粒区复习 填空题1物质在固态下晶体结构随温度发生变化的现象称为 。铁的同素异构转变为：2.金属从液态转变为固态的过程称为 。3金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度，晶粒 ，强度 ，塑性 。4 结晶过程是由和 两个基本过程所组成，并且两个过程直到 全部结晶终了。5常见的全属晶格类型是：、。6 当金属的和发生变化时，金属的也会随之发生相应的变化。7提高金属的机械性能，工业生产中常用 、等方法来细化晶粒。同素异构转变同素异构转变-Fe-Fe结晶结晶越大越大越细越细越大越大越好越好不断形核不断形核核核不断长大不断长大液体液体体心立方晶格体心立方晶格
7、面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格成分成分组织结构组织结构性能性能增大过冷度增大过冷度变质处理变质处理破碎正在长大的晶粒破碎正在长大的晶粒选择题1铸造条件下，冷却速度越大，则铸造条件下，冷却速度越大，则 .A过冷度越大，晶粒越细；过冷度越大，晶粒越细；B过冷度越大，晶粒越粗；过冷度越大，晶粒越粗；C 过冷度越小，晶粒越细；过冷度越小，晶粒越细；D过冷度越小，晶粒越粗过冷度越小，晶粒越粗2 金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度 .A越高越高 B 越低越低 C越接近理论结晶温度越接近理论结晶温度 D不能确定不能确定3 如果其他条件相同，
8、下列各组铸造条件下，哪种如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？铸锭晶粒细？第一组：第一组：A砂型铸造砂型铸造 B金属模铸造金属模铸造第二组：第二组：A 高温浇注高温浇注 B低温浇注低温浇注第三组：第三组：A铸成薄片铸成薄片 B铸成厚片铸成厚片第四组：第四组：A浇注时不震动浇注时不震动 B浇注时震动浇注时震动ABBAAB第二章 材料的组织结构与凝固第一节第一节 纯金属的晶体结构与结晶纯金属的晶体结构与结晶第二节第二节 合金的晶体结构与结晶合金的晶体结构与结晶 第二节第二节 合金的晶体结构合金的晶体结构 合金的基本概念合金的基本概念 1 1）合金合金：是指两种或更多种化学元素（其中
9、至少一种是金属元：是指两种或更多种化学元素（其中至少一种是金属元素）所组成具有金属特性的物质。素）所组成具有金属特性的物质。如：黄铜是铜与锌组成的合金；钢是铁与碳组成的合金。如：黄铜是铜与锌组成的合金；钢是铁与碳组成的合金。2 2）组元组元：组成合金的最基本的独立物质成为合金的组元。：组成合金的最基本的独立物质成为合金的组元。组元可以是元素，也可以是稳定的化合物。组元可以是元素，也可以是稳定的化合物。引入：引入：二元合金、三元合金、多元合金的概念二元合金、三元合金、多元合金的概念 3 3）相相：合金中，具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做：合金中，具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做相
10、。相。4 4）组织组织：用金相分析的方法，在金属及合金内部看到的有关晶：用金相分析的方法，在金属及合金内部看到的有关晶体或晶粒大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况称为组体或晶粒大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况称为组织。织。一、合金的晶体结构 合金的相按其形态，分为液相和固相 液相为非晶体结构，固相为晶体 合金的晶体结构，为固态合金中相结构（2 2）合金的相）合金的相 固溶体、金属化合物固溶体、金属化合物 1 1）固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格中，而仍保持溶剂晶格类型）固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格中，而仍保持溶剂晶格类型的合金相，称为固溶体。的合金相，称为固溶体。根据溶质元
11、素在溶剂中所占位置的不同根据溶质元素在溶剂中所占位置的不同,固溶体可分为固溶体可分为 置换固溶体置换固溶体、间隙固溶体间隙固溶体置换固溶体：置换固溶体：就是溶质原子替换了溶剂晶格某结点上原子而形成的。就是溶质原子替换了溶剂晶格某结点上原子而形成的。间隙固溶体：间隙固溶体：就是溶质原子溶入溶剂晶格的间隙中而形成的。就是溶质原子溶入溶剂晶格的间隙中而形成的。固溶体的特点固溶体的特点:溶剂晶格类型不变。溶剂晶格类型不变。固溶强化：固溶强化：晶格畸变使合金变形阻力增大，从而提高了合金的强度和晶格畸变使合金变形阻力增大，从而提高了合金的强度和硬度，这种现象称为固溶强化硬度，这种现象称为固溶强化固溶强化
12、固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。纯铜的 b 为220MPa，硬度为40HB，断面收缩率 为70%。当加入1%镍形成单相固溶体后，强度升高到390MPa，硬度升高到70HB，而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械性能很好，常常作为结构合金的基体相。固溶体与纯金属相比，物理性能有较大的变化，如电阻率上升，导电率下降，磁矫顽力增大。2.2.金属
13、化合物金属化合物 金属化合物金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成的具有是合金组元之间相互发生作用而形成的具有金属特性的一种新相。金属特性的一种新相。一般可以用化学分子式来表示；一般可以用化学分子式来表示；特点：特点：一般具有复杂的晶体结构，一般具有复杂的晶体结构，熔点高，硬度高熔点高，硬度高，脆，脆性大。性大。固溶体与金属化合物的区别：固溶体与金属化合物的区别：固溶体固溶体溶剂晶格类型不变，溶剂晶格类型不变，金属化合物金属化合物产产生一种新相。生一种新相。合金中含有金属化合物（合金中含有金属化合物（碳钢及合金钢中的金碳钢及合金钢中的金属化合物通常是碳化物属化合物通常是碳化物）时，强度、硬
14、度和耐）时，强度、硬度和耐磨性提高，磨性提高，而塑性和韧性降低。而塑性和韧性降低。钢中常见碳化物的硬度及熔点分子式分子式TiCVCNbCWCFe3C Cr23C6硬度硬度(HV)2850201920501730800 1635熔点（熔点（）30802650360850278551227 1557组织的概念组织的概念 将一小块金属材料用金相砂纸磨将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光光后进行抛光,然后用侵蚀剂侵蚀然后用侵蚀剂侵蚀,即获得一块金相样品。在金相显微即获得一块金相样品。在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。这种微观形貌称做显的微观形貌。这种
15、微观形貌称做显微组织微组织(简称组织简称组织)。组织由数量、。组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种形态、大小和分布方式不同的各种相组成。金属材料的组织可以由单相组成。金属材料的组织可以由单相组成，也可以由多相组成。相组成，也可以由多相组成。纯铁的室温平衡组织为单相叫铁素体（0.01%C，500）铁素体+珠光体(0.45%C，500)1.2%C珠光体+二次渗碳（500）珠光体（500）由粗片状的相和细片状的Fe3C相两相相间所组成 机械混合物机械混合物 机械混合物是合金中的一类多相混合物组机械混合物是合金中的一类多相混合物组织；织；不同的相均可互相组合形成机械混合物；不同的相均可互相组合形
16、成机械混合物；工业上大多数合金均由机械混合物组成。工业上大多数合金均由机械混合物组成。金属材料的组织可以由单相金属材料的组织可以由单相组成，也可以由多相组成组成，也可以由多相组成组织的决定因素 金属材料的组织取决于它的化学成分和工艺过程。不同碳含量的铁碳合金在平衡结晶后获得的室温组织不一样。金属材料的化学成分一定时,工艺过程则是其组织的最重要的影响因素。纯铁经冷拔后,其组织由原来的等轴形状的铁素体晶粒变成拉长了的铁素体晶粒。纯铁经冷拔后，晶粒被拉长变形，同时其内部位错密度等晶体缺陷增多，纯铁经冷拔后，晶粒被拉长变形，同时其内部位错密度等晶体缺陷增多，其其强度与硬度均比未变形前要高得多。纯铁经变
17、形度为强度与硬度均比未变形前要高得多。纯铁经变形度为80%的冷拔变形后，其的冷拔变形后，其抗拉强度由冷拔前的抗拉强度由冷拔前的180MPa提高到提高到500MPa。冷变形对纯铁的物理、化学。冷变形对纯铁的物理、化学性能也有较大的影响，如导电性、耐蚀性降低。性能也有较大的影响，如导电性、耐蚀性降低。碳含量为0.77%的铁碳合金经球化退火后,得到的组织为球状珠光体。这种组织与室温平衡组织片状珠光体的形态完全不一样。球状珠光体 片状珠光体 碳含量为碳含量为0.77%的铁碳合金，室温平衡组织中含有片状的的铁碳合金，室温平衡组织中含有片状的Fe3C相，其相，其硬度高达硬度高达800HB。切削加工时，车刀
18、要不断切断。切削加工时，车刀要不断切断Fe3C，因此刀具的磨损，因此刀具的磨损很厉害。但球化退火后，很厉害。但球化退火后，Fe3C相变为分散的颗粒状，切削时对刀具的磨相变为分散的颗粒状，切削时对刀具的磨损较小，使切削性能得到提高。损较小，使切削性能得到提高。结论 金属的组织结构由材料的成分、工艺所决金属的组织结构由材料的成分、工艺所决定。定。金属材料的性能由金属内部的组织结构所金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。决定。不同组织结构的材料具有不同的性能。不同组织结构的材料具有不同的性能。二、合金的结晶 合金的结晶过程是合金的组织结构随温度、成分变化而变化的过程。合金的结晶过程常用合金相图表
19、示。合金相图是在平衡状态下（在极其缓慢的加热或冷却的条件下），合金的相结构随温度、成分发生变化的情况。不同的合金具有不同的合金相图。P35图图217为为铅铅-锡合金相图锡合金相图P40图图224为简易铁为简易铁-碳合金相图碳合金相图铅铅-锡合金相图锡合金相图铁碳合金相图第三节第三节 铁碳合金的组织与铁碳合金相图铁碳合金的组织与铁碳合金相图 一、一、铁碳合金的基本组织和性能铁碳合金的基本组织和性能 （1 1）铁素体铁素体：碳溶于碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，用符号中形成的间隙固溶体，用符号F F表表示。示。铁素体保持铁素体保持-Fe-Fe的体心立方晶格。的体心立方晶格。铁素体的性能铁素体的性能
20、：F F的溶碳能力很低，在的溶碳能力很低，在727727时可达到最大的溶碳量为时可达到最大的溶碳量为0.0218%0.0218%。其性能与纯铁类似，强度、硬度不高，塑性、韧性很其性能与纯铁类似，强度、硬度不高，塑性、韧性很好。好。（2 2）奥氏体奥氏体：碳溶于碳溶于-Fe-Fe中形成的间隙固溶体，用符号中形成的间隙固溶体，用符号A A表示。表示。奥氏体保持奥氏体保持-Fe-Fe的面心立方晶格。的面心立方晶格。奥氏体的性能奥氏体的性能：A A的溶碳能力较大，在的溶碳能力较大，在727727时溶碳量为时溶碳量为0.77%0.77%；在；在11481148时最大碳时最大碳 溶量可达溶量可达2.11%
21、2.11%；奥氏体的硬度较低而塑性较高。奥氏体的硬度较低而塑性较高。（3 3）渗碳体：）渗碳体：铁与碳形成的金属化合物，用符号铁与碳形成的金属化合物，用符号FeFe3 3C C 表示。表示。渗碳体中碳的含量为渗碳体中碳的含量为6.69%6.69%，是一种复杂的晶格结构化，是一种复杂的晶格结构化合物。合物。渗碳体的性能：渗碳体的性能：硬度很高，脆性很大，几乎硬度很高，脆性很大，几乎没有塑性，不能单独使用。没有塑性，不能单独使用。通常以片状、通常以片状、粒状、网状等不同的形态分布于铁碳合金中。粒状、网状等不同的形态分布于铁碳合金中。（4 4）珠光体珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，由铁素体
22、和渗碳体组成的机械混合物，用符号用符号P P表示。表示。珠光体中的平均含碳量为珠光体中的平均含碳量为0.77%0.77%；珠光珠光体的性能：体的性能：力学性能介于铁素体和渗碳体之间，其显微组织为铁力学性能介于铁素体和渗碳体之间，其显微组织为铁素体与渗碳体层素体与渗碳体层 片相间。片相间。Fe3C（5 5）莱氏体莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，用符号由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，用符号LdLd表示。表示。莱氏体中的平均含碳量为莱氏体中的平均含碳量为4.3%4.3%，存在于，存在于11481148 727727温度范围的温度范围的 莱氏体，称为莱氏体，称为高温莱氏体高温莱氏体。温度低
23、于温度低于727727时，莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为时，莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为低温莱低温莱 氏体，氏体，用用LdLd表示。表示。莱氏体的性能莱氏体的性能：莱氏体的性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性、韧性很差。莱氏体的性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性、韧性很差。Fe3C Fe3C奥氏体组织奥氏体组织奥氏体晶粒显示出边界奥氏体晶粒显示出边界比较平直的多边形特征。比较平直的多边形特征。铁素体组织铁素体组织铁素体晶粒显示出边界铁素体晶粒显示出边界比较平缓的多边形特征。比较平缓的多边形特征。珠光体立体形态为铁素体薄层和渗碳体珠光体立体形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物。其显微
24、组织薄层交替重叠的层状复相物。其显微组织金棚形态酷似珍珠母甲壳外表面的光泽金棚形态酷似珍珠母甲壳外表面的光泽.莱氏体组织可以看成是在渗碳体的基莱氏体组织可以看成是在渗碳体的基体上分布着颗粒状的奥氏体体上分布着颗粒状的奥氏体(或珠光体或珠光体)珠光体组织珠光体组织莱氏体组织莱氏体组织 二、铁碳合金相图二、铁碳合金相图 铁碳合金相图铁碳合金相图是表示铁碳合金是表示铁碳合金 的成分、温度与组织之间的关系的图的成分、温度与组织之间的关系的图形，根据相图可以了解铁碳合金的内部组织随含碳量和温度变化的规形，根据相图可以了解铁碳合金的内部组织随含碳量和温度变化的规律，是金属材料进行热处理的基础。律，是金属材
25、料进行热处理的基础。1.1.特性点及其含义特性点及其含义（表（表2-42-4）（补充概念）（补充概念）共晶转变共晶转变：是指合金在一定的条件下，能从均匀的是指合金在一定的条件下，能从均匀的液相中同时结晶出两种不同固相的转变。液相中同时结晶出两种不同固相的转变。2.2.特性线及意义特性线及意义（表（表2-52-5）Fe-Fe3C相图的特性曲线相图的特性曲线:是不同成分合金具有相同意义相变点的是不同成分合金具有相同意义相变点的连接线。连接线。Fe3C 。铁碳合金相图的特点（五个）铁碳合金相图的特点（五个）1 1、两个单相之间是双相；、两个单相之间是双相；2 2、单相区的成份即相的成份；、单相区的成
26、份即相的成份；3 3、水平线为三相区；、水平线为三相区；4 4、共晶点、共晶点C C的熔点低，流动性好，适合铸造；的熔点低，流动性好，适合铸造；5 5、单相区、单相区A A的塑性好，适合锻造。的塑性好，适合锻造。三、典型铁碳合金的结晶过程1.结晶过程 （1）亚共析钢亚共析钢：Wc0.77%Wc0.77%Wc0.77%（4）亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁：2.11%Wc4.3%Wc4.3%（5）共晶白口铸铁共晶白口铸铁：Wc=4.3%Wc=4.3%（6）过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁：4.3%Wc6.69%Wc6.69%LL+A A F+A F+PLL+A A PLL+A A A+Fe3CP+Fe3
27、CLL+A A+Fe3C+LdP+Fe3C+LdLLd LdLL+Fe3C Ld +Fe3CFe3C+Ld2 2.铁碳合金相图各相区的组织铁碳合金相图各相区的组织 1 1）工业纯铁：工业纯铁：Wc0.0218%Wc0.0218%，其显微组织为，其显微组织为 。2 2）钢：钢：Wc=0.0218%Wc=0.0218%2.11%，碳的含量不同，可分为：碳的含量不同，可分为：亚共析钢亚共析钢：Wc0.77%Wc0.77%Wc0.77%，组织是，组织是 3)3)白口铸铁白口铸铁:Wc=2.11%Wc=2.11%6.69%，碳的含量不同，可分为：碳的含量不同，可分为：亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁：2.1
28、1%Wc4.3%Wc4.3%，室温组织是，室温组织是 共晶白口铸铁共晶白口铸铁：Wc=4.3%Wc=4.3%，组织是，组织是 过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁：4.3%Wc6.69%Wc6.69%，组织是组织是 3 3、铁碳合金的成分、组织和性能间的关系、铁碳合金的成分、组织和性能间的关系(1)(1)碳的质量分数与平衡组织间的关系碳的质量分数与平衡组织间的关系 室温时室温时,含碳量含碳量的增加的增加,F的相对含量的相对含量减少减少,Fe3C的相对量的相对量增多，增多，Fe3C的形状和分布也有所不同。的形状和分布也有所不同。室温时，随含碳量增加，铁碳合金组织变化如下：室温时，随含碳量增加，铁碳合金组
29、织变化如下：(2)(2)含碳的量与力学性能的关系含碳的量与力学性能的关系:当当W WC C0.9%0.9%0.9%时，时，网状渗碳体不仅使钢的塑性、韧性进一步降低，而且强网状渗碳体不仅使钢的塑性、韧性进一步降低，而且强度也明显下降。度也明显下降。故故工业上使用的钢工业上使用的钢W WC C1.30.6%0.6%-高碳高碳钢钢(2)(2)在热处理方面的应用在热处理方面的应用：铁碳合金相图是制定热处理工艺的重要依据。铁碳合金相图是制定热处理工艺的重要依据。(3)(3)在铸造方面的应用在铸造方面的应用：由铁碳合金相图可知，共晶成分附近的合金，由铁碳合金相图可知，共晶成分附近的合金，结晶范围小，故流动
30、性好，分散缩孔少，偏析小，是铸造性能良好的合结晶范围小，故流动性好，分散缩孔少，偏析小，是铸造性能良好的合金。金。(4)(4)在锻造方面的应用在锻造方面的应用：钢在室温时是钢在室温时是 ，塑性差，塑性差，变形困难。加热到单相奥氏体状态，可获得良好的塑性，易于锻压成形。变形困难。加热到单相奥氏体状态，可获得良好的塑性，易于锻压成形。(5)(5)在焊接方面的应用：在焊接方面的应用：由铁碳合金相图可知，温度不同冷却后组织、由铁碳合金相图可知，温度不同冷却后组织、性能就不同，需要通过焊接后热处理来调整和改善。性能就不同，需要通过焊接后热处理来调整和改善。铁碳合金相图在选材方面的应用铁碳合金相图在选材方
31、面的应用 需用塑性、冲击韧度好的材料，选用碳质量分数较低的需用塑性、冲击韧度好的材料，选用碳质量分数较低的钢材。钢材。各种机械零件需要强度、塑性及冲击韧度都较好的材料，各种机械零件需要强度、塑性及冲击韧度都较好的材料，应选用碳质量分数适中的中碳钢。应选用碳质量分数适中的中碳钢。各种工具要用硬度高和耐磨性好的材料，则选碳质量分各种工具要用硬度高和耐磨性好的材料，则选碳质量分数高的钢种。数高的钢种。纯铁的强度低，不宜用做结构材料，但由于其导磁率高纯铁的强度低，不宜用做结构材料，但由于其导磁率高可做软磁材料使用，例如做电磁铁的铁芯等可做软磁材料使用，例如做电磁铁的铁芯等.白口铸铁硬度高、脆性大，不能
32、切削加工，也不能锻造，白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于要求耐磨、不受但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，如拔丝模、冷轧辊、货车轮、冲击、形状复杂的铸件，如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。犁铧、球磨机的磨球等。思考：思考：捆绑用的钢丝选用什么材料？捆绑用的钢丝选用什么材料？起吊钢丝绳用的钢丝选用什么材料？起吊钢丝绳用的钢丝选用什么材料？铁碳合金相图在铸造工艺方面的应铁碳合金相图在铸造工艺方面的应用用 确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50100
33、。从相图上可看出，纯铁和共晶白口铸。从相图上可看出，纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好，它们的凝固温度区间最小，因面铁的铸造性能最好，它们的凝固温度区间最小，因面流动性好，分散缩孔少，可以获得致密的铸件，所以流动性好，分散缩孔少，可以获得致密的铸件，所以铸铁在生产上总是选在共晶成分附近。铸铁在生产上总是选在共晶成分附近。碳质量分数在碳质量分数在0.15%0.6之间，钢的结晶温度区之间，钢的结晶温度区间较小，铸造性能较好。对于形状复杂的钢件，通常间较小，铸造性能较好。对于形状复杂的钢件，通常用铸造方法生产毛坯。用铸造方法生产毛坯。铁碳合金相图在锻造方面的应用铁碳合金相图在锻造方面的应用 钢处于奥氏
34、体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。轧制选在单相奥氏体区内进行。锻造或轧制温度控制在固相线以下锻造或轧制温度控制在固相线以下100200范围内，范围内，温度高时，钢的变形抗力小，节约能源，设备要求的吨温度高时，钢的变形抗力小，节约能源，设备要求的吨位低，但温度不能过高，防止钢材严重烧损或发生晶界位低，但温度不能过高，防止钢材严重烧损或发生晶界熔化（过烧）。熔化（过烧）。终锻、终轧温度不能过低，以免钢材因塑性差而发生锻终锻、终轧温度不能过低，以免钢材因塑性差而发生锻裂或轧裂。亚共析钢热加工终止温度多控制在裂或轧裂。亚共
35、析钢热加工终止温度多控制在GS线以上线以上一点，避免变形时出现大量铁素体，形成带状组织而使一点，避免变形时出现大量铁素体，形成带状组织而使韧度降低。过共析钢变形终止温度应控制在韧度降低。过共析钢变形终止温度应控制在PSK线以上线以上一点，以便把呈网状析出的二次渗碳体打碎。终锻、终一点，以便把呈网状析出的二次渗碳体打碎。终锻、终轧温度不能过高，否则晶粒粗大，影响性能。轧温度不能过高，否则晶粒粗大，影响性能。一般始锻造温度为一般始锻造温度为11501250，终锻造温度为，终锻造温度为750850铁碳合金相图在热处理方面的应用铁碳合金相图在热处理方面的应用 根据铁碳合金相图，确定各热处理的加热根据铁
36、碳合金相图，确定各热处理的加热温度。温度。想一想（想一想（P49）根据铁碳合金相图，说明产生下列现象根据铁碳合金相图，说明产生下列现象的原因：的原因：（1）C=0.9%的钢比的钢比C=0.45%的钢的的钢的硬度高。硬度高。（2）钢能进行铸造，铸铁不能锻造钢能进行铸造，铸铁不能锻造。在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点：Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态，如含有其它元素，相图将发生变化。Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态，若冷却或加热速度较快时，其组织转变就不能只用相图来分析了。学习小结学习小结1 1、掌握合金的相及组织的基本概念、掌握合金的相及组织的基本概念2 2、理解、掌握铁碳合金的基本组织和性能、理解、掌握铁碳合金的基本组织和性能3 3、理解铁碳合金状态图的意义、理解铁碳合金状态图的意义练习题练习题作业 P49复习思考题22、24
