1、 二、纯铁的晶体结构和结晶过程二、纯铁的晶体结构和结晶过程（一）金属的晶体结构（一）金属的晶体结构 第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理 通过X射线对纯铁晶粒内部结构分析发现：晶粒内部的原子是按一定规律排列的。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理常见金属的晶格类型：体心立方晶格体心立方晶格、面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格立方体晶胞：八个顶角和立方体中心各有一个原子，每个晶胞含有原子个。常见金属有：K、W、Mo、V和-Fe等。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理面心立方晶格立方体晶胞：八个顶角和六个面的中心各有一个原子 每
2、个晶胞有原子个。常见金属有：Al、Cu、Ni、Au、Ag和-Fe等。（二）纯铁的结晶过程和同素异构转变（二）纯铁的结晶过程和同素异构转变 一切物质由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。结晶的实质，就是原子从不规则排列过渡到规则排列。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理凝固冷却曲线To理论结晶温度Tn实际结晶温度过冷度：no冷却速度越快过冷度越大实际结晶温度越低1.纯铁的结晶过程结晶过程：微小晶核 长大 晶粒第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理生产中细化晶粒的方法有：增加过冷度；变质处理增加过冷度；变质处理(Ti、B、Al)；附加；附加振动振动(机械振动、超声波振动、电磁振动）。机
3、械振动、超声波振动、电磁振动）。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理2.金属的同素异构转变金属的同素异构转变 金属在固态下，随着温度的改变其晶格结构发生改变的现象。铁的同素异构转变是钢铁材料能够进行热处理的依据。FeFeFe第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理 可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料性能的目的。金属在同素异构转变时，体积会发生变化，这是热加工中产生内应力的原因之一。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理三、铁碳合金状态图三、铁碳合金状态图 合金两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素熔合，组成具有金属特性的物质。
4、在铁碳合金中，碳以三种形式存在：溶解在铁的晶格之中；与铁形成化合物Fe3 C；以石墨状态而独立存在。（一）铁碳合金的基本组织（一）铁碳合金的基本组织第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理序号基本组织名 称符号结合类型晶格类型含碳量特 性1铁素体F碳溶于Fe中的固溶体体心立方0.02%强度、硬度低，塑性和韧性好2奥氏体A碳溶于Fe中的固溶体面心立方2.11%强度、硬度低，塑性非常好3渗碳体Fe3 C碳和铁的金属化合物复杂晶格6.69%硬度很高，脆性很大，塑性极差4珠光体P铁素体和渗碳体的机械混合物0.77%综合性能良好5莱氏体Ld珠光体、渗碳体、共晶渗碳体的混合物4.33%与渗碳体相似，硬
5、度高，塑性差（二）铁碳合金状态图（二）铁碳合金状态图 铁碳合金状态图是通过一系列实验测 出不同成分的铁碳合金在缓慢冷却过程中的冷却曲线和组织转变，然后在成分与温度坐标图中标出临界点温度（结晶开始和结晶结束的温度），并把物理意义相同的点连成曲线。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理 ACD线液相线 AECF 线固相线 ECF线共晶线 AE线奥氏体结晶终了线 GS线（A3)铁素体从A中析出开始线 ES线（Acm)碳在奥氏体中溶解度曲线，此线以右有Fe3C析出线。PSK线（A1)共析线第一章钢铁材料及热处
6、理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理（三）铁碳合金的结晶过程（三）铁碳合金的结晶过程 铁碳合金状态图中E点（c=2.11%）左边的部分为碳钢部分。E点右边为白口铸铁部分。碳钢根据金相组织特点分为：工业纯铁：C%0.0218 共析钢：C%=0.77 亚共析钢：0.0218C%0.77 过共析钢：0.77C%2.11第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理 温度温度类型类型 t1以上t1t2t2t3t3t4 t4以下亚共析钢LL+AAA+FF+P共析 钢LL+AAP过共析钢LL+AAA+Fe3 CP+Fe3 C结晶过程：结晶过程：（四）铁碳合金图的应用（四）铁碳合金图的应用第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理1.选材的依据；2.选择铸造合金 成分和浇注温度的依据；3.确定钢的锻造、热轧时温度的依据（奥氏体状态）；4.研究焊缝区及近缝区组织和性能变化的理论依据；5.确定各种热处理工艺的依据：根据对工件材料性能要求的不同，各种不同热处理方法的加热温度都是参考Fe-Fe3C相图选定的。第一章钢铁材料及热处理第一章钢铁材料及热处理
