2022年第二章金属学基础知识.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课目程金 属 工 艺授 课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号3 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 一 节金 属 的 晶 体 结 构1 了 解 晶 体 结 构 的 缺 陷 ；的2 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；要求重 点 重 点 ： 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；与 难 点 ： 对 晶 格 类 型 的 理 解 ；难 点课 程 导 入 材 料 的 不 同 , 性 能 也 不 同 ？设 计教 法 讲 授 教 学 法 设 计作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳

2、总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 金属学基础学问第 一 节 金 属 晶 体 结 构一 、 晶 体 与 非 晶 体 1. 固 态 物 质 的 分 类 一 切 物 质 都 是 由 原 子 组 成 的 , 根 据 原 子 排 列 的 特 征 , 固 态 物 质 可 分 为 晶 体 与 非 晶 体 两 类 ；2. 晶 体 的 特 征 晶 体 是 指 其 组 成 微 粒 原 子 、离 子 或 分 子 呈 规 就 排 列 的 物 质 ,如 图 2-1 晶 体 具 有 固 定 熔 点 、 几 何 外 形 和 各 向 异 性 特

3、征 , 诸 如 金 刚 石 、 石 墨 及 一 般 固 态 金 属 材 料 等 均 是 晶 体 ；3. 非 晶 体 的 特 征 非 晶 体 是 指 其 组 成 微 粒 无 规 就 堆 积 在 一 起 的 物 质 ,如 玻 璃 、沥 青 、石 蜡 、松 香 等 都 是 非 晶 体 ； 非 晶 体 没 有 固 定 的 熔 点 , 而 且 性 能 无 方 向 性 ；二 、 晶 体 结 构 的 基 本 知 识 一 晶 格 把 晶 体 内 部 原 子 近 似 地 视 为 刚 性 质 点 ,用 一 些 假 想 的 直 线 将 各 质 点 中 心 连 接 起 来 , 形 成 一 个 空 间 格 子 ； 这

4、种 抽 象 地 用 于 描 述 原 子 在 晶 体 中 排 列 形 式 的 空 间 几 何 格 子 称 为 晶 格 , 如 图 2-1 （ b） ； 二 晶 胞 组 成 晶 格 的 最 小 几 何 单 元 称 为 晶 胞 , 如 图 2-1 （ a） ； 三 常 见 的 金 属 晶 格 类 型 1 体 心 立 方 晶 格 , 如 图 2-2 ；体 心 立 方 晶 格 的 晶 胞 是 立 方 体 , 立 方 体 的 八 个 顶 角 和 中 心 各 有 一 个 原 子 ,每 个 晶 胞 实 有 原 子 数 是 2 个 ； 具 有 这 种 晶 格 的 金 属 有 钨 W 、 钼 o 、 铬 r 、

5、钒 、 铁 Fe 等 ；2 面 心 立 方 晶 格 , 如 图 2-3 ；面 心 立 方 晶 格 的 晶 胞 也 是 立 方 体 ,立 方 体 的 八 个 顶 角 和 六 个 面 的 中 心 各 有 一 个 原 子 , 每 个 晶 胞 实 有 原 子 数 是 4 个 ； 具 有 这 种 晶 格 的 金 属 有 金 u 、 银Ag 、 铝 l 、 铜 u 、 镍 Ni、 铁 e 等 ；3 密 排 六 方 晶 格 , 如 图 2-4 ；密 排 六 方 晶 格 的 晶 胞 是 六 方 柱 体 ,在 六 方 柱 体 的 十 二 个 顶 角 和 上 下 底 面 中 心 各 有 一 个 原 子 , 另 外

6、 在 上 下 面 之 间 仍 有 三 个 原 子 , 因 此 , 每 个 晶 胞 实 有 原 子名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 数 是 6 个 ；具 有 此 种 晶 格 的 金 属 有 镁 Mg 、锌 Zn 、铍 Be 、 钛 -Ti 等 ；三 、 金 属 的 实 际 晶 体 结 构 1. 单 晶 体 如 果 一 块 晶 体 内 部 的 晶 格 位 向 即 原 子 排 列 的 方 向 完 全 一 致 , 称 这 块 晶 体 为 单 晶 体 ；2. 多 晶 体 由 许 多 晶 粒 组 成 的 晶 体 称 为 多 晶

7、 体 , 如 图 2-5 ； 多 晶 体 材 料 内 部 以 晶 界 分 开 的 、 晶 体 学 位 向 相 同 的 晶 体 称 为 晶 粒 ； 将 任 何 两 个 晶 体 学 位 向 不 同 的 晶 粒 隔 开 的 内 界 面 称 为 晶 界 ； 在 晶 界 上 原 子 的 排 列 不 象 晶 粒 内 部 那 样 有 规 就 性 , 这 种 原 子 排 列 不 规 就 的 部 位 称 为 晶 体 缺 陷 ；3. 晶 体 缺 陷 分 为 以 下 三 种 ： 一 点 缺 陷 , 如 图 2-6 . 点 缺 陷 是 晶 体 中 呈 点 状 的 缺 陷 , 最 常 见 的 缺 陷 是 晶 格 空 位

8、 和 间 隙 原 子 ；. 原 子 空 缺 的 位 置 称 为 空 位 ；. 存 在 于 晶 格 间 隙 位 置 的 原 子 称 为 间 隙 原 子 ； 二 线 缺 陷 , 如 图 2-7 . 线 缺 陷 是 指 晶 体 内 部 某 一 平 面 上 沿 一 方 向 呈 线 状 分 布 的 缺 陷 ,主 要 是 指 各 种 类 型 的 位 错 ；. 位 错 是 指 晶 格 中 一 列 或 如 干 列 原 子 发 生 了 某 种 有 规 律 的 错 排 现 象 ；由 于 位 错 存 在 , 造 成 金 属 晶 格 畸 变 , 并 对 金 属 的 性 能 , 如 强 度 、 塑 性 、疲 劳 及 原

9、 子 扩 散 、 相 变 过 程 等 产 生 重 要 影 响 ； 三 面 缺 陷 , 如 图 2-8 . 面 缺 陷 是 指 晶 体 内 部 呈 面 状 分 布 的 缺 陷 , 通 常 是 指 晶 界 ；在 晶 界 处 由 于 原 子 呈 不 规 就 排 列 , 使 晶 格 处 于 畸 变 状 态 , 它 在 常 温 下 对 金 属 的 塑 性 变 形 起 阻 碍 作 用 , 从 而 使 金 属 材 料 的 强 度 和 硬 度 有 所 提 高 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课目程金 属 工 艺授

10、课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号4 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 二 节纯 金 属 的 结 晶1 了 解 晶 体 结 构 的 缺 陷 ；的2 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；要求重 点 重 点 ： 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；与 难 点 ： 对 晶 格 类 型 的 理 解 ；难 点课 程 导 入 材 料 的 不 同 , 性 能 也 不 同 ？设 计教 法 讲 授 教 学 法 设 计作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - -

11、- - - - 第 二 节 纯 金 属 的 结 晶 一 、 冷 却 曲 线 与 过 冷 度 1 纯 金 属 冷 却 曲 线 ；将 纯 金 属 熔 化 , 然 后 以 缓 慢 的 速 度 冷 却 , 在 冷 却 过 程 中 , 每 隔 一 定 时 间 测 定 一 次 温 度 , 最 后 将 测 量 结 果 绘 制 在 温 度 时 间 坐 标 上 , 即 可 得 到 纯 金 属 冷 却 曲 线 , 如 图 2-9 （ a） ；理 论 结 晶 温 度 2. 纯 金 属 的 冷 却 曲 线 上 出 现 水 平 线 段 , 这 个 水 平 线 段 所 对 应 的 温 度 就 是 纯 金 属 的 理 论

12、结 晶 温 度 T 0 ；3. 实 际 结 晶 温 度T 0 以 下 才 开 始非 纯 金 属 在 结 晶 过 程 中 , 从 液 态 必 须 冷 却 到 理 论 结 晶 温 度结 晶 , 这 种 现 象 称 为 过 冷 , 如 图 2-9 （ b） ； 理 论 结 晶 温 度 T0 和 实 际 结 晶 温 度 T1 之 差 T, 称 为 过 冷 度 ； 过 冷 度 并 不 是 恒 定 值 试 验 指 出 ： 金 属 结 晶 时 的 过 冷 度 并 不 是 一 个 恒 定 值 , 而 是 与 冷 却 速 度 有 关 , 冷 却 速 度 越 大 , 过 冷 度 就 越 大 , 金 属 的 实 际

13、 结 晶 温 度 也 就 越 低 ；金 属 结 晶 必 须 在 一 定 的 过 冷 度 下 进 行 ,过 冷 是 金 属 结 晶 的 必 要 条 件 ,但 不 是 充 分 条 件 ； 金 属 要 进 行 结 晶 , 仍 要 满 足 动 力 学 条 件 , 如 必 须 有 原 子 的 移 动 和 扩 散 等 ；二 、 金 属 的 结 晶 过 程 实 验 证 明 ： 液 态 金 属 在 达 到 结 晶 温 度 时 , 首 先 形 成 一 些 极 细 小 的 微 晶 体 ,称 为 晶 核 ； 随 着 时 间 的 推 移 , 已 形 成 的 晶 核 不 断 长 大 ； 与 此 同 时 , 又 有 新

14、的 晶 核 形 成 、 长 大 , 直 至 液 态 金 属 全 部 凝 固 , 如 图 2-10 ；三 、 金 属 结 晶 后 的 晶 粒 大 小 1 晶 粒 大 小 对 金 属 力 学 性 能 的 影 响 一 般 情 况 下 , 晶 粒 越 细 小 , 金 属 的 强 度 、 硬 度 愈 高 , 塑 性 、 韧 性 愈 好 , 如 表 2-1 ；2 细 化 晶 粒 的 方 法 1 加 快 液 态 金 属 的 冷 却 速 度 , 如 降 低 浇 注 温 度 ；2 变 质 处 理 ；在 浇 注 前 ,将 少 量 固 体 材 料 加 入 熔 融 金 属 液 中 ,促 进 金 属 液 形 核 , 以

15、 改 善 其 组 织 和 性 能 的 方 法 ； 加 入 的 少 量 固 体 材 料 可 起 晶 核 的 作 用 , 从 而 达 到 细 化 晶 粒 的 效 果 ；3 采 用 机 械 振 动 、 超 声 波 振 动 和 电 磁 振 动 等 , 可 使 生 长 中 的 枝 晶 破 碎 , 使 晶 核 数 增 多 , 从 而 细 化 晶 粒 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课目程金 属 工 艺授 课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号5 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 三 节金 属

16、 的 同 素 异 构 转 变1 了 解 晶 体 结 构 的 缺 陷 ；的2 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；要求重 点 重 点 ： 掌 握 晶 体 与 非 晶 体 的 有 关 概 念 ；与 难 点 ： 对 晶 格 类 型 的 理 解 ；难 点课 程 导 入 材 料 的 不 同 , 性 能 也 不 同 ？设 计教 法 讲 授 教 学 法 设 计作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 三 节 金 属 的 同 素 异 构 转 变金 属 在 固 态 下 由 一 种

17、 晶 格 转 变 为 另 一 种 晶 格 的 转 变 过 程 , 称 为 同 素 异 构 转 变 或 称 同 素 异 晶 转 变 , 如 铁 、 锰 、 钛 等 , 在 结 晶 成 固 态 后 继 续 冷 却 时 晶 格 类 型 仍 会 发 生 变 化 , 如 图 2-11 ；同 素 异 构 转 变 是 钢 铁 的 一 个 重 要 特 性 ,它 是 钢 铁 能 够 进 行 热 处 理 的 理 论 依 据 , 同 素 异 构 转 变 是 通 过 原 子 的 重 新 排 列 来 完 成 的 （ 犹 如 队 列 变 换 队 形 一 样 ,这 一 过 程 有 如 下 特 点 ：1 同 素 异 构 转

18、变 是 由 晶 核 的 形 成 和 晶 核 的 长 大 两 个 基 本 过 程 来 完 成 , 新 晶 核 优 先 在 原 晶 界 处 生 成 ；2 同 素 异 构 转 变 时 有 过 冷 或 过 热 现 象 ,并 且 转 变 时 具 有 较 大 的 过 冷 度 ；3 同 素 异 构 转 变 过 程 中 ,有 相 变 潜 热 产 生 ,在 冷 却 曲 线 上 出 现 水 平 线 段 ,但 这 种 转 变 是 在 固 态 下 进 行 的 , 它 与 液 体 结 晶 相 比 具 有 不 同 之 处 ；4 同 素 异 构 转 变 时 常 伴 有 金 属 的 体 积 变 化 等 ；小 结 与 作 业名

19、师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课目程金 属 工 艺授 课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号6 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 四 节合 金 的 晶 体 结 构1 了 解 组 元 的 概 念 ；的2 掌 握 合 金 晶 体 的 有 关 概 念 ；要求重 点 重 点 ： 合 金 的 晶 体 结 构 、 固 溶 体 、 铁 碳 与 合 金 基 本 组 织 难 点 难 点 ： 对 组 织 、 相 、 固 溶 体 的 理 解课 程 导 入 合 金 材 料 的 不 同 , 性 能 也 不

20、同 ？设 计讲 授 教 学 法教 法和举 例 说 明 相 的 含 义 , 如 糖 水 、 盐 水 、 过 饱设 计状 态 的 盐 水 等作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 四 节 合 金 的 晶 体 结 构一 、 基 本 概 念 1 合 金 合 金 是 指 两 种 或 两 种 以 上 的 金 属 元 素 或 金 属 与 非 金 属 元 素 组 成 的 金 属 材 料 ；2 组 元 组 成 合 金 最 基 本 的 、独 立 的 物 质 称 为 组 元 ；一 般 来 说 ,组

21、元 就 是 组 成 合 金 的 元 素 , 但 有 时 也 可 将 稳 定 的 化 合 物 作 为 组 元 ；3 合 金 系 由 如 干 给 定 组 元 按 不 同 比 例 配 制 而 成 的 一 系 列 化 学 成 分 不 同 的 合 金 ,称 为 合 金 系 ；4 相 在 一 个 合 金 系 统 中 具 有 相 同 的 物 理 性 能 和 化 学 性 能 ,并 与 该 系 统 的 其 余 部 分 以 界 面 分 开 的 物 质 部 分 叫 相 ；5 组 织 用 金 相 观 察 方 法 ,在 金 属 及 其 合 金 内 部 看 到 的 涉 及 晶 体 或 晶 粒 的 大 小 、方 向 、 形

22、 状 、 排 列 状 况 等 组 成 关 系 的 构 造 情 况 叫 组 织 ；二 、 合 金 的 晶 体 结 构 根 据 合 金 中 各 组 元 间 的 相 互 作 用 ,合 金 中 的 晶 体 结 构 可 分 为 固 溶 体 、金 属 化 合 物 及 机 械 混 合 物 三 种 类 型 ； 一 固 溶 体 合 金 在 固 态 下 一 种 组 元 的 晶 格 内 溶 解 了 另 一 种 原 子 而 形 成 的 晶 体 相 , 称 为 固 溶 体 ；1 置 换 固 溶 体 溶 质 原 子 代 替 一 部 分 溶 剂 原 子 占 据 溶 剂 晶 格 部 分 结 点 位 置 时 , 所 形 成 的

23、 晶 体 相 , 称 为 置 换 固 溶 体 ；按 溶 质 溶 解 度 不 同 , 置 换 固 溶 体 又 可 分 为 有 限 固 溶 体 和 无 限 固 溶 体 ； 溶 解 度 主 要 取 决 于 组 元 间 的 晶 格 类 型 、 原 子 半 径 和 原 子 结 构 ； 实 践 证 明 , 大 多 数 合 金 只 能 有 限 固 溶 ,且 溶 解 度 随 着 温 度 的 升 高 而 增 加 ；只 有 两 组 元 晶 格 类 型 相 同 ,原 子 半 径 相 差 很 小 时 , 才 可 以 无 限 互 溶 , 形 成 无 限 固 溶 体 ；2 间 隙 固 溶 体 溶 质 原 子 在 溶 剂

24、晶 格 中 不 占 据 溶 剂 结 点 位 置 ,而 嵌 入 各 结 点 之 间 的 间 隙 内 时 , 所 形 成 的 晶 体 相 , 称 为 间 隙 固 溶 体 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由 于 溶 剂 晶 格 的 间 隙 有 限 ,所 以 ,间 隙 固 溶 体 只 能 有 限 溶 解 溶 质 原 子 ,同时 只 有 在 溶 质 原 子 与 溶 剂 原 子 半 径 的 比 值 小 于 0.59时 ,才 能 形 成 间 隙 固 溶 体 ；间 隙 固 溶 体 的 溶 解 度 与 温 度 、溶 质 与 溶

25、剂 原 子 半 径 比 值 以 及 溶 剂 晶 格 类 型 等 有 关 ；通 过 溶 入 溶 质 原 子 形 成 固 溶 体 , 使 合 金 强 度 、 硬 度 升 高 的 现 象 称 为 固 溶 强 化 ；实 践 证 明 ：只 要 适 当 控 制 固 溶 体 中 溶 质 的 含 量 ,就 能 在 显 著 提 高 金 属 材 料 强 度 的 同 时 仍 然 使 其 保 持 较 高 的 塑 性 和 韧 性 ； 二 金 属 化 合 物 金 属 化 合 物 是 指 合 金 中 各 组 元 间 原 子 按 一 定 整 数 比 结 合 而 形 成 的 晶 体 相 ；金 属 化 合 物 具 有 与 其 构

26、 成 组 元 晶 格 截 然 不 同 的 特 殊 晶 格 ,熔 点 高 ,硬 而 脆 ；合 金 中 出 现 金 属 化 合 物 时 , 通 常 能 显 著 地 提 高 合 金 的 强 度 、 硬 度 和 耐 磨 性 , 但 塑 性 和 韧 性 也 会 明 显 地 降 低 ； 三 机 械 混 合 物 由 两 相 或 两 相 以 上 组 成 的 多 相 组 织 , 称 为 机 械 混 合 物 ；在 机 械 混 合 物 中 各 组 成 相 仍 保 持 着 它 原 有 晶 格 类 型 和 性 能 ,而 整 个 机 械 混 合 物 的 性 能 介 于 各 组 成 相 性 能 之 间 , 与 各 组 成

27、相 的 性 能 以 及 相 的 数 量 、 形 状 、 大 小 和 分 布 状 况 等 密 切 相 关 ；在 金 属 材 料 中 使 用 的 合 金 材 料 绝 大 多 数 是 机 械 混 合 物 这 种 组 织 状 态 ；三 、 合 金 的 结 晶 特 点 合 金 结 晶 过 程 同 纯 金 属 一 样 ,仍 为 晶 核 形 成 和 晶 核 长 大 两 个 过 程 ；合 金 与 纯 金 属 结 晶 的 不 同 之 处 , 如 图 2-13 ；1 纯 金 属 结 晶 是 在 恒 温 下 进 行 , 只 有 一 个 临 界 点 ； 而 合 金 就 绝 大 多 数 是 在 一 个 温 度 范 围

28、内 进 行 结 晶 , 结 晶 的 开 始 温 度 与 终 止 温 度 不 相 同 , 有 两 个 或 两 个 以 上 临 界 点 ；2 合 金 在 结 晶 过 程 中 , 在 局 部 范 围 内 相 的 化 学 成 分 （ 即 浓 度 ） 有 变 化 ,当 结 晶 终 止 后 , 整 个 晶 体 的 平 均 化 学 成 分 与 原 合 金 的 化 学 成 分 相 同 ；3 合 金 结 晶 后 不 是 单 相 , 一 般 有 三 种 情 况 ： 单 相 固 溶 体 ； 单 相 金 属 化 合 物 或 同 时 结 晶 出 两 相 机 械 混 合 物 如 共 晶 体 ； 结 晶 开 始 形 成 单

29、 相 固 溶 体 或 单 相 化 合 物 , 剩 余 液 体 又 同 时 结 晶 出 两 相 机 械 混 合 物 如 共 晶 体 ；（ 4） 由 一 定 成 分 的 液 体 合 金 中 同 时 结 晶 出 两 种 固 相 物 质 转 变 过 程 称 为 共 晶 转 变 或 称 共 晶 反 应 , 其 结 晶 产 物 称 为 共 晶 体 ； 实 验 证 明 ： 共 晶 转 变 是 在 恒 温 下 进 行 的 ；（ 5 ） 在 固 态 下 由 一 种 单 相 固 溶 体 同 时 析 出 两 相 固 体 物 质 转 变 过 程 , 称 为 共 析 转 变 或 称 共 析 反 应 ； 共 析 转 变

30、与 共 晶 转 变 一 样 , 也 是 在 恒 温 条 件 下 进 行 的 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课程金 属 工 艺授 课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号7 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 五 节铁 碳 合 金 的 基 本 组 织目 的 1. 了 解 铁 碳 合 金 的 基 本 组 织 特 征 和 性 能 要 2. 掌 握 常 用 组 织 的 机 械 特 性 ; 求重 点 与 难 点重 点 ： 掌 握 常 用 组 织 的 机 械 特 性 ; 难 点 ： 铁 碳

31、合 金 的 基 本 组 织 特 征 和 性 能课 程 导 入 不 同 的 金 属 为 什 么 具 有 不 同 的 特 性 设 计教 法 讲 授 教 学 法 设 计作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 五 节 铁碳 合 金 的 基 本 组 织铁 和 碳 的 合 金 称 为 铁 碳 合 金 , 如 钢 和 铸 铁 都 是 铁 碳 合 金 ；铁 碳 合 金 在 固 态 下 的 基 本 组 织 有 铁 素 体 、 奥 氏 体 、 渗 碳 体 、 珠 光 体 和 莱 氏体 ；一 、

32、铁 素 体 F , 如 图 2-14 , 如 图 2-15 铁 素 体 是 指 -Fe 或 其 内 固 溶 有 一 种 或 数 种 其 他 元 素 所 形 成 的 晶 体 点 阵 为 体 心 立 方 的 固 溶 体 , 用 符 号 F 或 表 示 ； -Fe 的 溶 碳 量 很 小 , 在 727 时 溶 碳 量 最 大 （ WC=0.0218% ） , 随 着 温 度 的 下 降 其 溶 碳 量 逐 渐 减 少 ；铁 素 体 在 770 （ 居 里 点 ）有 磁 性 转 变 ,在 770 以 下 具 有 铁 磁 性 ,在 770 以 上 就 失 去 铁 磁 性 ；二 、 奥 氏 体 A ,

33、如 图 2-16 , 如 图 2-17 奥 氏 体 是 指 -Fe 内 固 溶 有 碳 和 或 其 它 元 素 所 形 成 的 晶 体 点 阵 为 面 心 立 方 的 固 溶 体 , 常 用 符 号 A 或 表 示 ；奥 氏 体 溶 碳 能 力 较 大 , 在 1148 时 溶 碳 量 最 大 （ WC=2.11% ） , 随 着 温 度 下 降 溶 碳 量 逐 渐 减 少 , 在 727 时 的 溶 碳 量 为 WC=0.77% ；稳 定 的 奥 氏 体 属 于 铁 碳 合 金 的 高 温 组 织 , 当 铁 碳 合 金 缓 冷 到 727 时 , 奥 氏 体 将 发 生 转 变 , 转 变

34、 为 其 它 类 型 的 组 织 ；奥 氏 体 是 非 铁 磁 性 相 ；三 、 渗 碳 体 Fe 3C , 如 图 2-16 渗 碳 体 是 指 晶 体 点 阵 为 正 交 点 阵 、化 学 成 分 近 似 于 Fe3C 的 一 种 间 隙 式 化 合 物 ；渗 碳 体 的 碳 的 质 量 分 数 是 6.69% , 熔 点 为 1227 , 其 分 子 式 为 Fe3C, 以 符 号 Cm表 示 ；渗 碳 体 不 发 生 同 素 异 构 转 变 , 有 磁 性 转 变 , 在 230 以 下 具 有 弱 铁 磁 性 ,而 在 230 以 上 就 失 去 磁 性 ；渗 碳 体 是 碳 在 铁

35、 碳 合 金 中 的 主 要 存 在 形 式 ,是 亚 稳 定 的 金 属 化 合 物 ,在 一定 条 件 下 ,渗 碳 体 可 分 解 成 铁 和 石 墨 ,这 一 过 程 对 于 铸 铁 的 生 产 具 有 重 要 意 义 ；四 、 珠 光 体 P , 如 图 2-19 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 珠 光 体 是 奥 氏 体 从 高 温 缓 慢 冷 却 时 发 生 共 析 转 变 所 形 成 的 , 其 立 体 形 状 为 铁 素 体 薄 层 和 渗 碳 体 薄 层 交 替 重 叠 的 层 状 复 相

36、组 织 ；珠 光 体 是 铁 素 体 软 和 渗 碳 体 硬 组 成 的 机 械 混 合 物 ； 常 用 符 号 “P”表示 ；在 珠 光 体 中 , 铁 素 体 和 渗 碳 体 仍 保 持 各 自 原 有 晶 格 类 型 ； 珠 光 体 中 碳 的 质 量 分 数 平 均 为 0.77% ； 珠 光 体 的 性 能 介 于 铁 素 体 和 渗 碳 体 之 间 , 有 一 定 的 强 度 和 塑 性 , 硬 度 适 中 , 是 一 种 综 合 力 学 性 能 较 好 的 组 织 ；五 、 莱 氏 体 Ld 莱 氏 体 是 指 高 碳 的 铁 基 合 金 在 凝 固 过 程 中 发 生 共 晶

37、转 变 时 所 形 成 的 奥 氏 体 和 碳 化 物 渗 碳 体 所 组 成 的 共 晶 体 , 莱 氏 体 碳 的 质 量 分 数 为 4.3% ；WC 2.11% 的 铁 碳 合 金 从 液 态 缓 冷 至 1148 时 , 将 同 时 从 液 体 中 结 晶 出 奥 氏 体 和 渗 碳 体 的 机 械 混 合 物 , 即 莱 氏 体 用 符 号 Ld 表 示 ；由 于 奥 氏 体 在 727 时 转 变 为 珠 光 体 , 所 以 , 在 室 温 时 莱 氏 体 由 珠 光 体 和 渗 碳 体 所 组 成 ； 为 了 区 别 起 见 , 将 727 以 上 的 莱 氏 体 称 为 高

38、温 莱 氏 体 Ld ,在 727 以 下 的 莱 氏 体 称 为 低 温 莱 氏 体 （ L小 结 与 作 业d） , 或 称 变 态 莱 氏 体 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课时授课计划课程金 属 工 艺授 课 班 级任 课 教 师屈 道 强序号8 授 课 日 期编 制 日 期课型理 论节次教具课题第 六 节铁 碳 合 金 状 态 图目 的 1. 了 解 Fe Fe 3C 状 态 图 的 各 个 相 区 与 组 织 要 2. 掌 握 状 态 图 中 关 键 点 、 关 键 线 、 关 键 区 ；求重

39、点 与 难 点重 点 ：掌 握 状 态 图 中 关 键 点 、关 键 线 、关 键 区 ；难 点 ： 铁 碳 合 金 组 织 对 性 能 的 影 响 ；课 程 导 入 设 计教 法 设 计利 用 挂 图 等 教 具 ；作 业 与 P31 思 考课 后 记 事名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 六 节 铁 碳 合 金 状 态 图一 、 铁 碳 合 金 状 态 图 在 极 缓 慢 冷 却 或 加 热 条 件 下 , 不 同 化 学 成 分 的 合 金 , 在 不 同 温 度 下 所 具 有 的 组 织 状 态 的

40、一 种 图 形 叫 合 金 状 态 图 , 如 图 2 20 ； 一 铁 碳 合 金 状 态 图 中 的 特 性 点 铁 碳 合 金 状 态 图 中 主 要 特 性 点 的 温 度 、 碳 的 质 量 分 数 及 其 含 义 见 表 2 2； 二 主 要 特 性 线 1 液 相 线 ACD 在 此 线 以 上 铁 碳 合 金 处 于 液 体 状 态 L , 冷 却 下 来 时 碳 的 质 量 分 数 小 于 4.3% 的 铁 碳 合 金 在 AC 线 开 始 结 晶 出 奥 氏 体 A ；碳 的 质 量 分 数 大 于 4.3% 的 铁 碳 合 金 在 CD线 时 开 始 结 晶 出 渗 碳

41、体 , 称 为 一 次 渗 碳 体 , 用 Fe 3C 表 示 ；2 固 相 线 AECF 在 此 线 以 下 铁 碳 合 金 均 呈 固 体 状 态 ；3 共 晶 线 ECF ECF 线 是 一 条 水 平 恒 温 线 ,称 为 共 晶 线 ；在 此 线 以 上 液 态 铁 碳 合 金 将 发 生 共 晶 转 变 , 其 反 应 式 为 ：L4. 31 14 8A2. 1 1 Fe3C6. 6 9共 晶 转 变 形 成 了 奥 氏 体 与 渗 碳 体 的 机 械 混 合 物 ,称 为 莱 氏 体 Ld ；碳 的 质 量 分 数 在 2.11% 6.69% 的 铁 碳 合 金 中 均 会 发

42、生 共 晶 转 变 ；4. 共 析 线 PSK PSK 线 也 是 一 条 水 平 恒 温 线 ,称 为 共 析 线 ,通 称 A1 线 ；在 此 线 上 固 态 奥 氏 体 将 发 生 共 析 转 变 , 其 反 应 式 为 ：A0. 7 77 27F0. 02 18Fe 3C6. 6 9共 析 转 变 形 成 了 铁 素 体 与 渗 碳 体 的 机 械 混 合 物 , 称 为 珠 光 体 P ； 碳 的 质 量 分 数 大 于 0.0218% 的 铁 碳 合 金 均 会 发 生 共 析 转 变 ；5.GS 线 GS线 表 示 冷 却 时 由 奥 氏 体 组 织 中 析 出 铁 素 体 组

43、织 的 开 始 线 , 通 称 A3 线 ；6.ES 线 ES 线 是 碳 在 奥 氏 体 中 的 溶 解 度 变 化 曲 线 ,通 称 Ac m线 ；它 表 示 随 着 温 度 的 降低 ,奥 氏 体 中 碳 的 质 量 分 数 沿 着 此 线 逐 渐 减 少 ,而 多 余 的 碳 以 渗 碳 体 形 式 析 出 ,称 为 二 次 渗 碳 体 , 采 用 Fe3C 表 示 , 以 区 别 于 从 液 体 中 直 接 结 晶 出 来 的 Fe3 CI ；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7 GP线GP 线 为 冷 却 时 奥 氏 体 组 织 转 变 为 铁 素 体 的 终 了 线 或 者 加 热 时 铁 素 体 转 变 为奥 氏 体 的 开 始 线 ；8 PQ线PQ线 是 碳 在 铁 素 体 中 的 溶 解 度 变 化 曲 线 , 它 表 示 随 着 温 度 的 降 低 , 铁 素体 中 的 碳 的 质 量 分 数 沿 着 此 线 逐 渐 减 少 , 多 余 的 碳 以 渗 碳 体 形 式 析 出 , 称 为 三次 渗 碳 体 ,用 Fe 3C 表