金屬工藝學(xué)第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)課件

1第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)：

純金屬的晶格類(lèi)型及晶體缺陷；細(xì)化晶粒的措施；合金的晶體結(jié)構(gòu)；二元?jiǎng)蚓鄨D分析本章難點(diǎn)：鑄錠組織；二元?jiǎng)蚓鄨D分析1第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)：本章難點(diǎn)：2本節(jié)重點(diǎn)晶格類(lèi)型晶體缺陷

第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)

細(xì)化晶粒的措施本節(jié)難點(diǎn)鑄錠組織2本節(jié)重點(diǎn)晶格類(lèi)型晶體缺陷第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)3晶體與晶格

晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷金屬的結(jié)晶與鑄錠組織

第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容3晶體與晶格晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷金屬的結(jié)晶與鑄錠組4晶格：原子看作點(diǎn)，用直線連接成的空間格子。晶胞：代表晶格的原子排列規(guī)律的最小幾何單位。一、晶體與晶格1、晶體與晶格4晶格：原子看作點(diǎn)，用直線連接成的空間格子。一、晶體與晶格51）體心立方晶格

2、典型的晶格類(lèi)型：重點(diǎn)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)演示52、典型的晶格類(lèi)型：重點(diǎn)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)演示6體心立方晶格

a）晶胞形狀－－立方體。

b）原子分布－－結(jié)點(diǎn)、中心。

c）晶胞－－－－包含2個(gè)原子。

d）致密度－－－0.68

屬于這類(lèi)金屬晶格的有：α-Fe、Cr、V、W、Mo等。6a）晶胞形狀－－立方體。屬于這類(lèi)金屬晶格的72）面心立方晶格

動(dòng)畫(huà)演示7動(dòng)畫(huà)演示8面心立方晶格

a）晶胞形狀－－－立方體。

b）原子分布－－－結(jié)點(diǎn)、各面中心。

c）晶胞－－－－－包含4個(gè)原子。

d）致密度－－－－0.74

屬于這類(lèi)金屬的有：r-Fe、Al、Cu、Ni等。8a）晶胞形狀－－－立方體。屬于這類(lèi)金屬的有：r-Fe93）密排六方晶格

動(dòng)畫(huà)演示9動(dòng)畫(huà)演示10密排六方晶格

a）晶胞形狀－－六棱柱體。b）原子分布－－結(jié)點(diǎn)、上下面中心，體中心有三個(gè)。c）晶胞－－－－包含6個(gè)原子。d）致密度－－－0.74。屬于這類(lèi)金屬的有：Mg、Zn、α－Ti等。10a）晶胞形狀－－六棱柱體。屬于這類(lèi)金屬的有：Mg、Zn、111、多晶體結(jié)構(gòu)：

二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷工業(yè)上使用的金屬屬于多晶體。2、金相組織：

組織是指用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的圖象。包括晶?；蚪M成相的形狀、尺寸、分布及相互之間的組合狀態(tài)。

金相組織是在顯微鏡下所觀察到的圖象。111、多晶體結(jié)構(gòu)：二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷工業(yè)上123、晶體缺陷：重點(diǎn)內(nèi)容

局部原子排列的不完整區(qū)域。

二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷

根據(jù)缺陷的幾何形狀，分為:

點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷123、晶體缺陷：重點(diǎn)內(nèi)容二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺131）點(diǎn)缺陷：晶格扭曲點(diǎn)缺陷帶來(lái)性能的變化，如強(qiáng)度的提高等。晶格空位、間隙原子和置換原子。131）點(diǎn)缺陷：晶格扭曲點(diǎn)缺陷帶來(lái)性能的變化，晶格空位、間隙142）線缺陷：刃型位錯(cuò)是最簡(jiǎn)單的位錯(cuò)。即位錯(cuò)：是晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體的局部滑移

而造成。理想晶體刃型位錯(cuò)142）線缺陷：刃型位錯(cuò)是最簡(jiǎn)單的位錯(cuò)。即位錯(cuò)：是晶格中一部15位錯(cuò)與力學(xué)性能15位錯(cuò)與力學(xué)性能163）面缺陷：

晶界及亞晶界愈多，晶格畸變?cè)酱?，晶體的強(qiáng)度愈高。主要指晶界和亞晶界晶界亞晶界163）面缺陷：晶界及亞晶界愈多，晶格畸變?cè)酱?7缺陷特征對(duì)比缺陷類(lèi)別分類(lèi)對(duì)材料性能的影響點(diǎn)缺陷空位、間隙原子、置換原子強(qiáng)度、硬度提高，固溶強(qiáng)化等線缺陷位錯(cuò)加工硬化等面缺陷晶界、亞晶界易腐蝕，細(xì)晶強(qiáng)化17缺陷特征對(duì)比缺陷類(lèi)別分類(lèi)對(duì)材料性能的影響點(diǎn)缺陷空位、強(qiáng)度18三、金屬的結(jié)晶與鑄錠組織

鑄錠組織冷卻曲線與過(guò)冷度細(xì)化晶粒的措施純金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變單晶體與非晶態(tài)合金的制取18三、金屬的結(jié)晶與鑄錠組織鑄錠組織冷卻曲線與過(guò)冷度細(xì)化晶粒191、純金屬的結(jié)晶過(guò)程不斷形核＋晶核不斷長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行的基本過(guò)程。液態(tài)金屬形核晶核長(zhǎng)大完全結(jié)晶191、純金屬的結(jié)晶過(guò)程不斷形核＋晶核不斷長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行的基本20金屬的結(jié)晶20金屬的結(jié)晶21

2、冷卻曲線與過(guò)冷度oCLT0TnS0T0：理論結(jié)晶溫度Tn：實(shí)際結(jié)晶溫度ΔT=T0—Tn（過(guò)冷度）實(shí)際上oCT0LabS0a：結(jié)晶開(kāi)始點(diǎn)b：結(jié)晶終了點(diǎn)理論上}T為什么會(huì)出現(xiàn)水平臺(tái)階？212、冷卻曲線與過(guò)冷度oCLT0TnS0T0：理論結(jié)22金屬冷卻曲線的解釋?zhuān)篢n＝T0，液、固態(tài)平衡，自由能變化為零，不能自發(fā)結(jié)晶?！鱐時(shí)，液態(tài)與固態(tài)的自由能之差大于零，結(jié)晶進(jìn)行?！鱐越大，自由能差越大，結(jié)晶推動(dòng)力越大，晶體生長(zhǎng)速度越大。

原因：

自發(fā)轉(zhuǎn)變（等溫等壓下）的方向，能量減少。過(guò)冷是金屬結(jié)晶的必要條件。22金屬冷卻曲線的解釋?zhuān)篢n＝T0，液、固態(tài)平衡，自由能變233、影響晶核尺寸的因素

重點(diǎn)內(nèi)容1）晶粒粗細(xì)對(duì)材料力學(xué)性能的影響一般來(lái)說(shuō)，晶粒愈細(xì)力學(xué)性能越好，即強(qiáng)度和硬度愈高，同時(shí)塑性和韌性愈好。（細(xì)晶強(qiáng)化）晶粒平均直徑／mm抗拉強(qiáng)度/Pa屈服點(diǎn)/Pa伸長(zhǎng)率/%9.7016.5x1074.0x10728.87.0018.0x1073.8x10730.62.5021.1x1074.4x10739.50.2026.3x1075.7x10748.80.1626.4x1076.5x10750.7晶粒大小對(duì)純鐵力學(xué)性能的影響233、影響晶核尺寸的因素重點(diǎn)內(nèi)容1）晶粒粗細(xì)對(duì)材料力24增大過(guò)冷度：增加冷卻速度；2）細(xì)化晶粒的方法：變質(zhì)處理：振動(dòng)：攪拌在液體金屬中加入變質(zhì)劑(孕育劑)，以細(xì)化粒和改善組織的工藝措施。形核率和長(zhǎng)大率都增大，但形核率增大較快。如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？24增大過(guò)冷度：增加冷卻速度；2）細(xì)化晶粒的方法：變質(zhì)處理255、鑄錠組織中心等軸晶粒區(qū)

表層細(xì)晶粒區(qū)過(guò)冷度大＋模壁的人工晶核作用柱狀晶粒層

模壁溫升，形核率降低，長(zhǎng)大率提高，形成柱狀晶。中心區(qū)溫差減小，形成粗大等軸晶粒區(qū)。255、鑄錠組織中心等軸晶粒區(qū)表層細(xì)晶粒區(qū)柱狀晶粒層266、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：

溫度變化－－晶格類(lèi)型變化。意義：利用熱處理，改善材料性能。266、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：溫度變化－－晶格類(lèi)型變化。271538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Feα-Fe體心立方面心立方體心立方271538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Fe28

第二節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)

重點(diǎn)：

合金的晶體結(jié)構(gòu)

難點(diǎn)：

相的概念28

第二節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：29主要內(nèi)容合金中的相固溶體金屬化合物29主要內(nèi)容合金中的相固溶體金屬化合物30一、合金中的相合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬元素或金屬與非金屬元素組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。組元：組成合金的基本元素。相：金屬或合金中，凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分。例如：?jiǎn)我坏囊合?；單一的固相；液相、固相兩相共存；相組織性能構(gòu)成決定30一、合金中的相合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬元素或金31二、固溶體

組成合金的組元，在固態(tài)時(shí)相互溶解，所形成的單一均勻的物質(zhì)，是“固態(tài)溶液”。

按溶質(zhì)原子所處的位置分為：

置換固溶體：間隙固溶體：

例如：C溶入α-Fe或γ-Fe所形成的鐵素體、奧氏體。31二、固溶體組成合金的組元，在固態(tài)時(shí)相互溶解32固溶體：保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。固溶強(qiáng)化：隨著溶質(zhì)原子的增加，溶劑晶格產(chǎn)生畸變，使金屬?gòu)?qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。

例如：純鐵與鋼32固溶體：保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。固溶強(qiáng)化：隨著溶質(zhì)原子的增加33

指合金組元間發(fā)生相互作用而生成的晶格類(lèi)型和性能不同于任一組元的物質(zhì)。

例如：Fe和C所形成的化合物Fe3C，就是一種典型的金屬化合物。三、金屬化合物33指合金組元間發(fā)生相互作用而生成的晶格類(lèi)型和性34

第三節(jié)二元合金的相圖

重點(diǎn)：二元?jiǎng)蚓鄨D分析

枝晶偏析

難點(diǎn)：

二元?jiǎng)蚓?、共晶相圖分析34

第三節(jié)二元合金的相圖

重點(diǎn)：二元?jiǎng)蚓鄨D分析35二元合金相圖二元?jiǎng)蚓鄨D二元共晶相圖35二元合金相圖36

凡是在液態(tài)和固態(tài)都能無(wú)限互溶的二元合金的相圖，是學(xué)習(xí)二元合金相圖的基礎(chǔ)。

二元?jiǎng)蚓鄨D的建立

二元?jiǎng)蚓鄨D分析一、二元?jiǎng)蚓鄨D：36凡是在液態(tài)和固態(tài)都能無(wú)限互溶的二元合金的相圖，是學(xué)習(xí)37配置各種成分的合金；1.相圖的建立（Cu-Ni合金為例）37配置各種成分的合金；1.相圖的建立（Cu-Ni合金為例38

測(cè)定緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；

建立坐標(biāo)系，把臨界點(diǎn)分別標(biāo)注在成分垂線上；

光滑曲線連接，填寫(xiě)數(shù)字、字母和相或組織名稱(chēng)。相圖建立的演示38測(cè)定緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；392.二元?jiǎng)蚓鄨D分析二點(diǎn)：純銅、鎳的熔點(diǎn)二線：液相線、固相線

三區(qū)：?jiǎn)蜗嗟囊合鄥^(qū)（L）；單相的固溶體區(qū)（ɑ）；液相和固相共存的兩相區(qū)（L＋ɑ）392.二元?jiǎng)蚓鄨D分析404041合金的結(jié)晶過(guò)程(以wNi=40％的合金為例)高溫液態(tài)單相固溶體液相線開(kāi)始結(jié)晶出α組織，液相的成分沿液相線變化，α的成分沿固相線變化。緩慢冷卻液相減少α組織增多固相線全部結(jié)晶出α組織，液相消失41合金的結(jié)晶過(guò)程(以wNi=40％的合金為例)高溫液態(tài)單相42

危害：晶粒性能不一致，影響合金的力學(xué)性能、耐蝕性、加工工藝性。

措施：即擴(kuò)散退火的方法來(lái)消除或改善。3.枝晶偏析(晶內(nèi)偏析):指晶體內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。原因：在實(shí)際生產(chǎn)中，一般冷卻速度較快，晶粒中心部與表層的成分不均勻。42危害：晶粒性能不一致，影響合金的力學(xué)3.枝晶偏析(晶434.杠桿定律：只適用于兩相區(qū)用來(lái)確定某合金在某溫度下液、固兩相的百分含量。

QL·ac=Qα·cb434.杠桿定律：只適用于兩相區(qū)用來(lái)確定某合金在某溫度下液、44二、二元共晶相圖（p28)共晶反應(yīng)：在恒溫下，一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)新固相(成分一定)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。二元共晶相圖：凡是在液態(tài)下能無(wú)限互溶，在固態(tài)下有限互溶，發(fā)生共晶反應(yīng)的二元合金相圖。

二元共晶相圖形成二元共晶相圖分析44二、二元共晶相圖（p28)共晶反應(yīng)：在恒溫下，一定成分的45α－以A組元為溶劑的固溶體；共晶相圖兩個(gè)勻晶相圖重疊抽象1.二元共晶相圖的形成β－以B組元為溶劑的固溶體；

45α－以A組元為溶劑的固溶體；共晶相圖兩個(gè)勻晶抽象1.二462.二元共晶相圖的分析圖d：

α、β結(jié)晶時(shí)，液相成分－－－液相線變化，當(dāng)溫度降低至E點(diǎn)時(shí)，

E點(diǎn)的成分同時(shí)與M點(diǎn)的α相、N點(diǎn)的β相平衡，

即L，α，β必然三相平衡，且在恒定溫度下進(jìn)行。

即：L→αL→β，直到L消失為止。

此時(shí)，全為固相，但通常已結(jié)晶出的α、β相發(fā)生溶解度的變化。圖a、b的分析與二元?jiǎng)蚓鄨D一致；462.二元共晶相圖的分析圖d：圖a、b的分析與二元?jiǎng)蚓?73）相圖構(gòu)成：

a）勻晶轉(zhuǎn)變：水平線以上；

固溶線：水平線以下；

共晶轉(zhuǎn)變：水平線

b）單相區(qū)：L，α，β

兩相區(qū)：

L+α，L+β,β+α

三相區(qū)：

L＋α＋β

c）液相線、固相線

d）共晶合金、亞共晶合金、過(guò)共晶合金473）相圖構(gòu)成：48鉛－錫合金的二元共晶相圖48鉛－錫合金的二元共晶相圖49二元共晶相圖特點(diǎn)Ｌ狀態(tài)下無(wú)限互溶，Ｓ狀態(tài)下有限互溶；在結(jié)晶過(guò)程中，

共晶溫度之上－－符合勻晶變化規(guī)律；

共晶點(diǎn)－－－－－發(fā)生共晶反應(yīng)；

共晶溫度以下－－溶解度變化，析出第二種固態(tài)組元；49二元共晶相圖特點(diǎn)Ｌ狀態(tài)下無(wú)限互溶，Ｓ狀態(tài)下有限互溶；50第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)：

純金屬的晶格類(lèi)型及晶體缺陷；細(xì)化晶粒的措施；合金的晶體結(jié)構(gòu)；二元?jiǎng)蚓鄨D分析本章難點(diǎn)：鑄錠組織；二元?jiǎng)蚓鄨D分析1第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)：本章難點(diǎn)：51本節(jié)重點(diǎn)晶格類(lèi)型晶體缺陷

第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)

細(xì)化晶粒的措施本節(jié)難點(diǎn)鑄錠組織2本節(jié)重點(diǎn)晶格類(lèi)型晶體缺陷第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)52晶體與晶格

晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷金屬的結(jié)晶與鑄錠組織

第一節(jié)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容3晶體與晶格晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷金屬的結(jié)晶與鑄錠組53晶格：原子看作點(diǎn)，用直線連接成的空間格子。晶胞：代表晶格的原子排列規(guī)律的最小幾何單位。一、晶體與晶格1、晶體與晶格4晶格：原子看作點(diǎn)，用直線連接成的空間格子。一、晶體與晶格541）體心立方晶格

2、典型的晶格類(lèi)型：重點(diǎn)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)演示52、典型的晶格類(lèi)型：重點(diǎn)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)演示55體心立方晶格

a）晶胞形狀－－立方體。

b）原子分布－－結(jié)點(diǎn)、中心。

c）晶胞－－－－包含2個(gè)原子。

d）致密度－－－0.68

屬于這類(lèi)金屬晶格的有：α-Fe、Cr、V、W、Mo等。6a）晶胞形狀－－立方體。屬于這類(lèi)金屬晶格的562）面心立方晶格

動(dòng)畫(huà)演示7動(dòng)畫(huà)演示57面心立方晶格

a）晶胞形狀－－－立方體。

b）原子分布－－－結(jié)點(diǎn)、各面中心。

c）晶胞－－－－－包含4個(gè)原子。

d）致密度－－－－0.74

屬于這類(lèi)金屬的有：r-Fe、Al、Cu、Ni等。8a）晶胞形狀－－－立方體。屬于這類(lèi)金屬的有：r-Fe583）密排六方晶格

動(dòng)畫(huà)演示9動(dòng)畫(huà)演示59密排六方晶格

a）晶胞形狀－－六棱柱體。b）原子分布－－結(jié)點(diǎn)、上下面中心，體中心有三個(gè)。c）晶胞－－－－包含6個(gè)原子。d）致密度－－－0.74。屬于這類(lèi)金屬的有：Mg、Zn、α－Ti等。10a）晶胞形狀－－六棱柱體。屬于這類(lèi)金屬的有：Mg、Zn、601、多晶體結(jié)構(gòu)：

二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷工業(yè)上使用的金屬屬于多晶體。2、金相組織：

組織是指用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的圖象。包括晶?；蚪M成相的形狀、尺寸、分布及相互之間的組合狀態(tài)。

金相組織是在顯微鏡下所觀察到的圖象。111、多晶體結(jié)構(gòu)：二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷工業(yè)上613、晶體缺陷：重點(diǎn)內(nèi)容

局部原子排列的不完整區(qū)域。

二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺陷

根據(jù)缺陷的幾何形狀，分為:

點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷123、晶體缺陷：重點(diǎn)內(nèi)容二、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織與晶體缺621）點(diǎn)缺陷：晶格扭曲點(diǎn)缺陷帶來(lái)性能的變化，如強(qiáng)度的提高等。晶格空位、間隙原子和置換原子。131）點(diǎn)缺陷：晶格扭曲點(diǎn)缺陷帶來(lái)性能的變化，晶格空位、間隙632）線缺陷：刃型位錯(cuò)是最簡(jiǎn)單的位錯(cuò)。即位錯(cuò)：是晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體的局部滑移

而造成。理想晶體刃型位錯(cuò)142）線缺陷：刃型位錯(cuò)是最簡(jiǎn)單的位錯(cuò)。即位錯(cuò)：是晶格中一部64位錯(cuò)與力學(xué)性能15位錯(cuò)與力學(xué)性能653）面缺陷：

晶界及亞晶界愈多，晶格畸變?cè)酱?，晶體的強(qiáng)度愈高。主要指晶界和亞晶界晶界亞晶界163）面缺陷：晶界及亞晶界愈多，晶格畸變?cè)酱?6缺陷特征對(duì)比缺陷類(lèi)別分類(lèi)對(duì)材料性能的影響點(diǎn)缺陷空位、間隙原子、置換原子強(qiáng)度、硬度提高，固溶強(qiáng)化等線缺陷位錯(cuò)加工硬化等面缺陷晶界、亞晶界易腐蝕，細(xì)晶強(qiáng)化17缺陷特征對(duì)比缺陷類(lèi)別分類(lèi)對(duì)材料性能的影響點(diǎn)缺陷空位、強(qiáng)度67三、金屬的結(jié)晶與鑄錠組織

鑄錠組織冷卻曲線與過(guò)冷度細(xì)化晶粒的措施純金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變單晶體與非晶態(tài)合金的制取18三、金屬的結(jié)晶與鑄錠組織鑄錠組織冷卻曲線與過(guò)冷度細(xì)化晶粒681、純金屬的結(jié)晶過(guò)程不斷形核＋晶核不斷長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行的基本過(guò)程。液態(tài)金屬形核晶核長(zhǎng)大完全結(jié)晶191、純金屬的結(jié)晶過(guò)程不斷形核＋晶核不斷長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行的基本69金屬的結(jié)晶20金屬的結(jié)晶70

2、冷卻曲線與過(guò)冷度oCLT0TnS0T0：理論結(jié)晶溫度Tn：實(shí)際結(jié)晶溫度ΔT=T0—Tn（過(guò)冷度）實(shí)際上oCT0LabS0a：結(jié)晶開(kāi)始點(diǎn)b：結(jié)晶終了點(diǎn)理論上}T為什么會(huì)出現(xiàn)水平臺(tái)階？212、冷卻曲線與過(guò)冷度oCLT0TnS0T0：理論結(jié)71金屬冷卻曲線的解釋?zhuān)篢n＝T0，液、固態(tài)平衡，自由能變化為零，不能自發(fā)結(jié)晶。△T時(shí)，液態(tài)與固態(tài)的自由能之差大于零，結(jié)晶進(jìn)行。△T越大，自由能差越大，結(jié)晶推動(dòng)力越大，晶體生長(zhǎng)速度越大。

原因：

自發(fā)轉(zhuǎn)變（等溫等壓下）的方向，能量減少。過(guò)冷是金屬結(jié)晶的必要條件。22金屬冷卻曲線的解釋?zhuān)篢n＝T0，液、固態(tài)平衡，自由能變723、影響晶核尺寸的因素

重點(diǎn)內(nèi)容1）晶粒粗細(xì)對(duì)材料力學(xué)性能的影響一般來(lái)說(shuō)，晶粒愈細(xì)力學(xué)性能越好，即強(qiáng)度和硬度愈高，同時(shí)塑性和韌性愈好。（細(xì)晶強(qiáng)化）晶粒平均直徑／mm抗拉強(qiáng)度/Pa屈服點(diǎn)/Pa伸長(zhǎng)率/%9.7016.5x1074.0x10728.87.0018.0x1073.8x10730.62.5021.1x1074.4x10739.50.2026.3x1075.7x10748.80.1626.4x1076.5x10750.7晶粒大小對(duì)純鐵力學(xué)性能的影響233、影響晶核尺寸的因素重點(diǎn)內(nèi)容1）晶粒粗細(xì)對(duì)材料力73增大過(guò)冷度：增加冷卻速度；2）細(xì)化晶粒的方法：變質(zhì)處理：振動(dòng)：攪拌在液體金屬中加入變質(zhì)劑(孕育劑)，以細(xì)化粒和改善組織的工藝措施。形核率和長(zhǎng)大率都增大，但形核率增大較快。如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？24增大過(guò)冷度：增加冷卻速度；2）細(xì)化晶粒的方法：變質(zhì)處理745、鑄錠組織中心等軸晶粒區(qū)

表層細(xì)晶粒區(qū)過(guò)冷度大＋模壁的人工晶核作用柱狀晶粒層

模壁溫升，形核率降低，長(zhǎng)大率提高，形成柱狀晶。中心區(qū)溫差減小，形成粗大等軸晶粒區(qū)。255、鑄錠組織中心等軸晶粒區(qū)表層細(xì)晶粒區(qū)柱狀晶粒層756、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：

溫度變化－－晶格類(lèi)型變化。意義：利用熱處理，改善材料性能。266、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：溫度變化－－晶格類(lèi)型變化。761538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Feα-Fe體心立方面心立方體心立方271538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Fe77

第二節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)

重點(diǎn)：

合金的晶體結(jié)構(gòu)

難點(diǎn)：

相的概念28

第二節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：78主要內(nèi)容合金中的相固溶體金屬化合物29主要內(nèi)容合金中的相固溶體金屬化合物79一、合金中的相合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬元素或金屬與非金屬元素組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。組元：組成合金的基本元素。相：金屬或合金中，凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分。例如：?jiǎn)我坏囊合?；單一的固相；液相、固相兩相共存；相組織性能構(gòu)成決定30一、合金中的相合金：由兩種或兩種以上的金屬與金屬元素或金80二、固溶體

組成合金的組元，在固態(tài)時(shí)相互溶解，所形成的單一均勻的物質(zhì)，是“固態(tài)溶液”。

按溶質(zhì)原子所處的位置分為：

置換固溶體：間隙固溶體：

例如：C溶入α-Fe或γ-Fe所形成的鐵素體、奧氏體。31二、固溶體組成合金的組元，在固態(tài)時(shí)相互溶解81固溶體：保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。固溶強(qiáng)化：隨著溶質(zhì)原子的增加，溶劑晶格產(chǎn)生畸變，使金屬?gòu)?qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。

例如：純鐵與鋼32固溶體：保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。固溶強(qiáng)化：隨著溶質(zhì)原子的增加82

指合金組元間發(fā)生相互作用而生成的晶格類(lèi)型和性能不同于任一組元的物質(zhì)。

例如：Fe和C所形成的化合物Fe3C，就是一種典型的金屬化合物。三、金屬化合物33指合金組元間發(fā)生相互作用而生成的晶格類(lèi)型和性83

第三節(jié)二元合金的相圖

重點(diǎn)：二元?jiǎng)蚓鄨D分析

枝晶偏析

難點(diǎn)：

二元?jiǎng)蚓?、共晶相圖分析34

第三節(jié)二元合金的相圖

重點(diǎn)：二元?jiǎng)蚓鄨D分析84二元合金相圖二元?jiǎng)蚓鄨D二元共晶相圖35二元合金相圖85

凡是在液態(tài)和固態(tài)都能無(wú)限互溶的二元合金的相圖，是學(xué)習(xí)二元合金相圖的基礎(chǔ)。

二元?jiǎng)蚓鄨D的建立

二元?jiǎng)蚓鄨D分析一、二元?jiǎng)蚓鄨D：36凡是在液態(tài)和固態(tài)都能無(wú)限互溶的二元合金的相圖，是學(xué)習(xí)86配置各種成分的合金；1.相圖的建立（Cu-Ni合金為例）37配置各種成分的合金；1.相圖的建立（Cu-Ni合金為例87

測(cè)定緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；

建立坐標(biāo)系，把臨界點(diǎn)分別標(biāo)注在成分垂線上；

光滑曲線連接，填寫(xiě)數(shù)字、字母和相或組織名稱(chēng)。相圖建立的演示38測(cè)定緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；882.二元?jiǎng)蚓鄨D分析二點(diǎn)：純銅、鎳的熔點(diǎn)二線：液相線、固相線

三區(qū)：?jiǎn)蜗嗟囊合鄥^(qū)（L）；單相的固溶體區(qū)（ɑ）；液相和固相共存的兩相區(qū)（L＋ɑ）392.二元?jiǎng)蚓鄨D分析894090合金的結(jié)晶過(guò)程(以wNi=40％的合金為例)高溫液態(tài)單相固溶體液相線開(kāi)始結(jié)晶出α組織，液相的成分沿液相線變化，α的成分沿固相線變化。緩慢冷卻液相減少α組織增多固相線全部結(jié)晶出α組織，液相消失41合金的結(jié)晶過(guò)程(以wNi=40％的合金為例)高溫液態(tài)單相91

危害：晶粒性能不一致，影響合金的力學(xué)性能、耐蝕性、加工工藝性。

措施：即擴(kuò)散退火的方法來(lái)消除或改善。3.枝晶偏析(晶內(nèi)偏析):指晶體內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。原因：在實(shí)際生產(chǎn)中，一般冷卻速度較快，