《工程材料的組織結(jié)構(gòu)培訓(xùn)課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程材料的組織結(jié)構(gòu)培訓(xùn)課件（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,教學(xué)課題：,第,第2章 工,程,程材料的組,織,織結(jié)構(gòu),1.純金屬,的,的晶體結(jié)構(gòu),與,與結(jié)晶,常見金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),實際金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),純金屬,的,的結(jié)晶,2.合金的,晶,晶體結(jié)構(gòu)與,結(jié),結(jié)晶,合金的,相,相結(jié)構(gòu),合金相,圖,圖的建立,鐵碳合,金,金相圖,本章重點內(nèi),容,容,學(xué)習(xí)目的,通過本章的,學(xué),學(xué)習(xí)，了解常用材,料,料的組織結(jié),構(gòu),構(gòu)，理解和,掌,掌握鐵碳合,金,金相圖的內(nèi),容,容與應(yīng)用。,1.金屬的,結(jié),

2、結(jié)晶條件、,規(guī),規(guī)律及控制,2.鐵碳合,金,金的基本組,織,織,3.鐵碳合,金,金相圖的內(nèi),容,容、意義與,應(yīng),應(yīng)用,2.1.1,金,金屬的晶,體,體結(jié)構(gòu),晶體,材料的原子,（,（離子、分,子,子）在三維,空,空間呈規(guī)則,的,的周期性排,列,列的物體。,如,如金剛石、,水,水晶、氯化,鈉,鈉、金屬等,。,。,非晶體,材料的原子,（,（離子、分,子,子）在三維,空,空間無規(guī)則,排,排列的物體,。,。如松香、,玻,玻璃等。,2.1.1,金,金屬的晶,體,體結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu),晶體中原子,（,（離子或分,子,子）規(guī)則排,列,列的方式。,晶格,假設(shè)通過原,子,子（離子）,結(jié),結(jié)點的中心,劃,劃出許多空,間

3、,間直線所形,成,成的空間格,架,架。,晶胞,能反映晶格,特,特征的最小,組,組成單元,。,。,晶格常數(shù),晶胞的三個,棱,棱邊的長度a,b,c,及,及三條棱,邊,邊夾角,。,一、常見金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),體心立方晶,格,格,常見的BCC金屬有：,鉬,鉬（Mo）,、,、鎢（W）,、,、釩（V）,、,、鉻、鈮、,-Fe等,。,。,晶胞原子數(shù),是指在一,個,個晶胞中所,含,含的原子數(shù),目,目。為1/88+1=2個；原,子,子半徑BCC為：r=3/4a；致密度,BCC為4/3r,3,2=0.68；配位,數(shù),數(shù)是指晶,格,格中與任一,原,原子最鄰近,且,且等距離的,原,原子數(shù)目。BCC為8,個,個；空隙半

4、,徑,徑BCC,有,有兩種空隙,半,半徑，四面,體,體空隙半徑0.29r,，,，八面體空,隙,隙半徑0.15r。,一、常見金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),面心立方晶,格,格,常見的面心,立,立方晶格金,屬,屬有：鋁、,銅,銅、鎳、金,、,、銀、-Fe等。,晶胞原子數(shù),FCC為4個。原子,半,半徑FCC為2/4a；致密,度,度FCC,為,為74,；,；配位數(shù)12個；,空,空隙半徑,四,四面體空隙,半,半徑0.225r；八,面,面體空隙半,徑,徑0.414r。,一、常見金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),密排六方晶,格,格,常見的密排,六,六方晶格金,屬,屬有：鎂、,鎘,鎘（Cd）,、,、鋅、鈹（Be）等。,晶胞原子數(shù),HC

5、P為6個。原子,半,半徑HCP為1/2a；致密度,HCP為74；配,位,位數(shù)12,個,個；空隙半,徑,徑四面體,空,空隙半徑0.225r,，,，八面體,空,空隙半徑0.414r,。,。,二、實際金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),多晶體結(jié)構(gòu),二、實際金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),實際金屬晶,體,體中的缺陷,空位,間隙原,子,子,刃型位,錯,錯,1.點缺陷,三維尺度上,都,都很小，不,超,超過幾個原,子,子直徑的缺,陷,陷。,空位；,間,間隙原子,2.線缺陷,二維尺度很,小,小而第三維,尺,尺度很大的,缺,缺陷。,刃型位錯,；,；螺型位,錯,錯,3.面缺陷,二維尺度很,大,大而第三維,尺,尺度很小的,缺,缺陷。,晶界；,

6、亞,亞晶界,二、實際金,屬,屬晶體結(jié)構(gòu),實際金屬晶,體,體中的缺陷,對,對材料性能,的,的影響,1.點缺陷,造成局部晶,格,格畸變,使,金,金屬的電阻,率,率;屈服強(qiáng),度,度增加,密,密度發(fā)生變,化,化。,2.線缺陷,形成位錯對,金,金屬的機(jī)械,性,性能影響很,大,大，位錯極,少,少時，金屬,強(qiáng),強(qiáng)度很高，,位,位錯密度越,大,大，金屬強(qiáng),度,度也會提高,。,。,3.面缺陷,晶界和亞晶,界,界越多，晶,粒,粒越細(xì)，金,屬,屬強(qiáng)度越高,，,，金屬塑變,的,的能力越大,，,，塑性越好,。,。,2.1.2,純,純金屬的,結(jié),結(jié)晶,凝固,液態(tài)L固,態(tài),態(tài)SS可,以,以是非晶體,。,。,結(jié)晶,一種原子排

7、,列,列狀態(tài)過渡,為,為另一種原,子,子 規(guī)則排,列,列狀態(tài)(晶,態(tài),態(tài))的轉(zhuǎn)變,過,過程。,一,一,次,次結(jié)晶：L,S晶態(tài),二,二次結(jié)晶,：,：SS晶,態(tài),態(tài),一、純金屬,冷,冷卻曲線分,析,析,過冷：純金,屬,屬實際結(jié)晶,溫,溫度總是低,于,于理論結(jié)晶,溫,溫度，為什,么,么？,冷卻速度越,快,快，過冷度,越,越大。,冷卻曲線上,出,出現(xiàn)平臺，,為,為什么？,出現(xiàn)“平臺,”,”是由于純,金,金屬結(jié)晶時,會,會放出“結(jié),晶,晶潛熱”，,抵,抵消外界對,它,它的冷卻作,用,用。當(dāng)結(jié)晶,結(jié),結(jié)束后，沒,有,有“結(jié)晶潛,熱,熱”放出，,純,純金屬將會,以,以原來的冷,卻,卻速度繼續(xù),冷,冷卻下來。

8、,只有當(dāng)液體,的,的過冷度達(dá),到,到一定的大,小,小，結(jié)晶過,程,程才能開始,進(jìn),進(jìn)行,過冷是金屬,結(jié),結(jié)晶的必要,條,條件。,過冷度,T,=,T,0,T,1,二、純金屬,結(jié),結(jié)晶過程,形核,自發(fā)形核,非自發(fā)形核,長大,平面長大,樹枝狀長大,三、晶粒尺,寸,寸的控制,晶粒大小如,何,何衡量？,為什么要對,晶,晶粒尺寸進(jìn),行,行控制？,影響晶粒尺,寸,寸的因素有,哪,哪些？,如何控制晶,粒,粒的尺寸？,三、晶粒尺,寸,寸的控制,晶粒度,單位面積上,的,的晶粒數(shù)目,或,或晶粒的平,均,均線長度(,或,或直徑)。,晶粒大小對,材,材料性能的,影,影響（細(xì)晶,強(qiáng),強(qiáng)化）,晶粒越細(xì)，,金,金屬的強(qiáng)度,、

9、,、硬度越高,，,，塑性、韌,性,性越好。,影響晶粒度,的,的因素,過冷度T,提,提高，N提,高,高、G提高,過,過冷T太,高,高，N降低,、,、G降低,三、晶粒尺,寸,寸的控制,晶粒大小的,控,控制,變質(zhì)處理,在液態(tài)金屬,中,中加入孕育,劑,劑或變質(zhì)劑,作,作為非自發(fā),晶,晶核的核心,，,，以細(xì)化晶,粒,粒和改善組,織,織。,提高過冷,度,度,附加振動、,攪,攪拌等。,2.2.1,合,合金的相,結(jié),結(jié)構(gòu),基本概念,合金的相結(jié),構(gòu),構(gòu),相圖,的,的建,立,立,一、,基,基本,概,概念,合金,由兩,種,種或,兩,兩種,以,以上,的,的金,屬,屬元,素,素或,金,金屬,元,元素,和,和非,金,金屬

10、,元,元素,組,組成,的,的具,有,有金屬,特,特性的物,質(zhì),質(zhì)。,普,普,通,通黃,銅,銅：Cu+Zn45,鋼,鋼:,鐵,鐵碳,合,合金,合金,除,除具,備,備純,金,金屬,的,的基,本,本特,性,性外,，,，還,可,可以,擁,擁有,純,純金,屬,屬所,不,不能,達(dá),達(dá)到,的,的一,系,系列,機(jī),機(jī)械,特,特性,與,與理,化,化特,性,性,如,如高,強(qiáng),強(qiáng)度,、,、高,硬,硬度,、,、高,耐,耐磨,性,性、,強(qiáng),強(qiáng),磁,磁性,、,、耐,蝕,蝕性,等,等。,一、,基,基本,概,概念,組元,組成,合,合金,的,的獨,立,立的,，,，最,基,基本,的,的單,元,元。,合金,系,系：,若干,給,給定

11、,組,組元,，,，以,不,不同,配,配比,，,，配,制,制出,的,的一,系,系列,不,不同,成,成分,、,、不,同,同性,能,能的,合,合金,組元,可,可以,是,是金,屬,屬、,非,非金,屬,屬或,穩(wěn),穩(wěn)定,化,化合,物,物。,一、,基,基本,概,概念,相,在物,質(zhì),質(zhì)中,，,，凡,是,是成,分,分相,同,同，,結(jié),結(jié)構(gòu),相,相同,并,并與,其,其他,部,部分,以,以界,面,面分,開,開的,均,均勻,組,組成,部,部分,，,，稱,為,為相,。,。,在固,態(tài),態(tài)下,，,，物,質(zhì),質(zhì)可,以,以是,單,單相,的,的，,也,也可,以,以是,多,多相,的,的。,鐵在,同,同素,異,異構(gòu),轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)變,過,過

12、程,中,中，,會,會出,現(xiàn),現(xiàn)相,的,的變,化,化。,純鐵,是,是單,相,相的,，,，而,鋼,鋼一,般,般是,雙,雙相,或,或是,多,多相,的,的。,固態(tài),白,白銅(銅,與,與鎳,二,二元,合,合金)是,單,單相,的,的。,合金,中,中有,兩,兩類,基,基本,相,相：,固,固溶,體,體和,金,金屬,化,化合,物,物。,一、,基,基本,概,概念,組織,組織,是,是指,用,用肉,眼,眼或,顯,顯微,鏡,鏡等,所,所觀,察,察到,的,的材,料,料的,微,微觀,形,形貌,。,。,合金,的,的組,織,織是,由,由數(shù),量,量、,大,大小,、,、形,狀,狀和,分,分布,方,方式,不,不同,的,的各,種,種相

13、,所,所組,成,成的,。,。,不同,組,組織,具,具有,不,不同,的,的性,能,能。,由不,同,同組,織,織構(gòu),成,成的,材,材料,具,具有,不,不同,的,的性,能,能。,同一,種,種鋼,經(jīng),經(jīng)過,不,不同,的,的熱,處,處理,可,可以,獲,獲得,不,不同,的,的組,織,織，,從,從而,獲,獲得,不,不同,的,的性,能,能。,45,鋼,鋼經(jīng),過,過不,同,同的,熱,熱處,理,理可,以,以獲,得,得珠,光,光體,、,、索,氏,氏體,、,、屈,氏,氏體,、,、貝,氏,氏體,、,、馬,氏,氏體,等,等組,織,織。,并,并獲,得,得不,同,同的,性,性能,。,。,二、,合,合金,的,的相,結(jié),結(jié)構(gòu),固

14、溶,體,體,在一,種,種金,屬,屬元,素,素的,晶,晶格,中,中，,溶,溶入,另,另一,種,種或,多,多種,元,元素,所,所形,成,成的,相,相；,在,在固,溶,溶體,中,中保,持,持其,原,原晶,體,體結(jié),構(gòu),構(gòu)的,組,組元,（,（元,素,素）,溶,劑,劑，,其,其余,的,的元,素,素（,組,組元,）,）,溶,溶質(zhì),。,。,按照溶質(zhì),原,原子在溶,劑,劑晶格中,的,的位置不,同,同，可將,固,固溶體分,兩,兩類：置,換,換固溶體,和,和間隙固,溶,溶體。,二、合金,的,的相結(jié)構(gòu),固溶體,在一種金,屬,屬元素的,晶,晶格中，,溶,溶入另一,種,種或多種,元,元素所形,成,成的相；,在,在固溶體

15、,中,中保持其,原,原晶體結(jié),構(gòu),構(gòu)的組元,（,（元素）,溶劑，,其,其余的元,素,素（組元,）,）溶質(zhì),。,。,按照溶質(zhì),原,原子在溶,劑,劑晶格中,的,的位置不,同,同，可將,固,固溶體分,兩,兩類：置,換,換固溶體,和,和間隙固,溶,溶體。,固溶體的,性,性能,固溶體與,純,純金屬相,比,比強(qiáng)度、,硬,硬度升高,。,。固溶體,的,的強(qiáng)度和,塑,塑性、韌,性,性之間有,較,較好的配,合,合，所以,，,，其綜合,性,性能較好,，,，常作為,結(jié),結(jié)構(gòu)合金,的,的基體相,。,。,這種通過,形,形成固溶,體,體使金屬,強(qiáng),強(qiáng)度和硬,度,度提高的,現(xiàn),現(xiàn)象稱為,固溶強(qiáng)化。,它是強(qiáng)化,金,金屬材料,的

16、,的重要途,徑,徑之一。,固溶強(qiáng)化,的,的原因：,由于溶質(zhì),原,原子的溶,入,入，使固,溶,溶體的晶,格,格發(fā)生畸,變,變，晶格,畸,畸變增大,位,位錯運動,的,的阻力，,使,使金屬滑,移,移變形變,得,得更加困,難,難，變形,抗,抗力增大,，,，從而提,高,高合金的,強(qiáng),強(qiáng)度和硬,度,度。,二、合金,的,的相結(jié)構(gòu),金屬化合,物,物,它是合金,組,組元相互,作,作用形成,的,的晶格類,型,型和特性,完,完全不同,于,于任一組,元,元的新相,。,。,金屬化合,物,物的性能,金屬化合,物,物一般具,有,有復(fù)雜的,晶,晶格結(jié)構(gòu),，,，熔點高,，,，硬而脆,。,。當(dāng)合金,中,中出現(xiàn)金,屬,屬間化合,物,物時，通,常,常能提高,合,合金的強(qiáng),度,度、硬度,和,和耐磨性,，,，但會降,低,低塑性和,韌,韌性。金,屬,屬間化合,物,物是各類,合,合金鋼、,硬,硬質(zhì)合金,及,及許多有,色,色金屬的,重,重要組成,相,相。,當(dāng)金屬化,合,合物呈細(xì),小,小顆粒均,勻,勻分布在,固,固溶體基,體,體上時，,將,將顯著提,高,高合金的,強(qiáng),強(qiáng)度、硬,度,度和耐磨,性,性(此現(xiàn),象,象稱為彌散強(qiáng)化)。,二、合金