1、項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用你知道嗎固體有晶體和非晶體之分？ 具有正的電阻溫度系數、導電性和導熱性、延展性和金屬光澤。 固體: 晶體和非晶體。 絕大多數金屬與合金都是晶體。 晶體：原子在空間呈有規則的周期性重復排列。1.1金屬的結構與結晶項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用晶體的原子、離子、分子等質點是晶體的原子、離子、分子等質點是 規則排列規則排列，而，而非晶體非晶體中這些質點是中這些質點是無規則無規則堆積在一起的。堆積在一起的。

2、晶體非晶體：非晶體：蜂蠟、玻璃等 晶體與非晶體最本質的區別項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用天然天然晶體晶體具有具有外形外形和宏和宏觀對觀對稱性稱性項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用晶體具有各向異性晶體具有各向異性項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用如鐵的熔點為1538 ，銅的熔點為1083 。晶體具有明顯、固定的熔點熔點。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材

3、料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用一、金屬的晶體結構一、金屬的晶體結構1 1 晶格與晶胞晶格與晶胞金屬是晶體，金屬是晶體，晶體學理論晶體學理論研究金屬的內部結構研究金屬的內部結構。 理想晶體中，原子理想晶體中，原子規則排列規則排列，原子在空間原子在空間周期性地重復周期性地重復，每個，每個原子具有相同的環境。原子具有相同的環境。 假設：假設：原子、原子、離子等離子等為固定為固定不動的不動的剛性小球剛性小球；將原子、離子將原子、離子等抽象為幾何的點。等抽象為幾何的點。 用假想的平行直線將所有質點的中心連起來，構成用假想的平行直線將所有質點的中心連起來，構

4、成一個三維的幾何格架一個三維的幾何格架晶格。晶格。 晶胞：從晶格中取出一個最基本的幾何單元來表達晶胞：從晶格中取出一個最基本的幾何單元來表達晶體中原子排列特征。晶體中原子排列特征。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用（1 1）體心立方晶格）體心立方晶格原子分布：立方體8個，體心1個 Fe、Cr、V、W、Mo等。 2 2常見金屬的晶格類型常見金屬的晶格類型（2 2）面心立方晶格）面心立方晶格Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pb等。 （3 3）密排六方晶格）密排六方晶格原子分布：簡單六方晶體12個，上下兩個面心各1個

5、，體中心：3個原子。Mg、Zn、Be、Cd、-Ti等。 原子分布：立方體8個，6個面心1個 項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用晶粒晶界（1 1）多晶體）多晶體 3 3 實際金屬的晶體結構實際金屬的晶體結構項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用點點缺缺陷線線缺缺陷ABEHGF面面缺缺陷（2 2）晶體缺陷）晶體缺陷晶體中的空位、間隙原子、雜質原子都是點缺陷點缺陷。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析

6、及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用二、金屬的結晶過程二、金屬的結晶過程 金屬由原子不規則排列的液體轉變金屬由原子不規則排列的液體轉變為原子規則排列的固體的過程稱為結晶。為原子規則排列的固體的過程稱為結晶。1. 結晶結晶項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用2.金屬的結晶過程金屬的結晶過程結晶時晶體在液體中從無到有結晶時晶體在液體中從無到有（晶核（晶核形成）形成），由小變大，由小變大（晶核長大）（晶核長大）的過程，的過程，同時存在同時進行。同時存在同時進行。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳

7、合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用晶粒越細晶粒越細塑性、韌性越好；塑性、韌性越好；強度、硬度越高強度、硬度越高 T對晶核的影響對晶核的影響 細化晶粒的方法細化晶粒的方法3 3晶粒的大小及控制晶粒的大小及控制1）提高冷卻速度，增加過冷度）提高冷卻速度，增加過冷度（小及簡單鑄件）（小及簡單鑄件）2）變質處理（大鑄件）變質處理（大鑄件）3）附加振動）附加振動機械

8、、超聲波、電磁振蕩等機械、超聲波、電磁振蕩等項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用金屬具有兩種或兩種以金屬具有兩種或兩種以上的晶體結構稱為上的晶體結構稱為“同素異同素異構性構性”，這種金屬的晶體結，這種金屬的晶體結構隨溫度的變化而改變的現構隨溫度的變化而改變的現象稱為象稱為“同素異構轉變同素異構轉變”。FeFe、CoCo、SnSn、MnMn等元素等元素，同一金屬的同素異構晶體按其穩定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母、等表示。結論：結論：正是由于鐵能夠正是由于鐵能夠發生同素異構轉變，生產中發生同素異構轉變，生產中才

9、有可能對鋼和鑄鐵進行各才有可能對鋼和鑄鐵進行各種熱處理來改變其組織和性種熱處理來改變其組織和性能。能。三、純鐵的同素異構轉變三、純鐵的同素異構轉變1394 9121394 912-Fe - Fe -Fe - Fe Fe Fe 體心體心 面心面心 體心體心項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用16（一）基本概念（一）基本概念 1.1.合金：合金：由兩種或兩種以上金屬元素或金屬元素由兩種或兩種以上金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬性質的物質。與非金屬元素組成的具有金屬性質的物質。 2. 2. 組元：組元：組成合金

10、的最基本的獨立物質稱為組組成合金的最基本的獨立物質稱為組元，簡稱元。元，簡稱元。 3. 3.合金系合金系 ：由二個或二個以上組元按不同比例由二個或二個以上組元按不同比例配制成一系列不同成分的合金。配制成一系列不同成分的合金。 4.4.組織組織 ：用肉眼或借助顯微鏡觀察到材料具有用肉眼或借助顯微鏡觀察到材料具有獨特微觀形貌特征的部分稱為組織。獨特微觀形貌特征的部分稱為組織。 5. 5. 相：相：在金屬組織中化學成分、晶體結構和物在金屬組織中化學成分、晶體結構和物理性能相同的組分稱為相。理性能相同的組分稱為相。四、鐵碳合金的基本組織四、鐵碳合金的基本組織 項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱

11、處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用（二）合金的組織（二）合金的組織 置換固溶體置換固溶體融入了溶質原子，融入了溶質原子，造成晶格的畸變，造成晶格的畸變，硬度、強度增加，硬度、強度增加，發生發生固溶強化固溶強化。溶劑原子溶質原子間隙固溶體間隙固溶體1.固溶體固溶體 合金由液態結晶為固態時，一組元的晶格中溶入另一種或多種其他組元而形成的均勻相稱為固溶體。與固溶體晶格相同的組元為溶劑；另一組元為溶質。鐵素體：鐵素體：C在在-Fe的間隙固溶體的間隙固溶體 強度差、強度差、硬度低、塑性好硬度低、塑性好奧氏體：奧氏體： C在在-Fe的間隙固溶體的間隙固溶體 硬度較低、

12、硬度較低、塑性較高塑性較高溶質原子位于溶劑晶格的某溶質原子位于溶劑晶格的某些結點位置而形成的固溶體。些結點位置而形成的固溶體。 按溶質原子在溶劑晶格中的位置按溶質原子在溶劑晶格中的位置項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵素體鐵素體組織金相圖奧氏體奧氏體組織金相圖項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用滲碳體：滲碳體：C C與與FeFe的化合物的化合物(Fe(Fe3 3C)C) 硬度高、塑性差硬度高、塑性差鋼中的滲碳體滲碳體組織金相圖2 2金屬

13、化合物金屬化合物項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用珠光體珠光體P P：F+F+FeFe3 3C C強度、硬度較好、脆性不大強度、硬度較好、脆性不大 3 3機械混合物機械混合物珠光體珠光體組織金相圖項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用萊氏體萊氏體Ld: A+Ld: A+FeFe3 3C C硬度很高，塑性很差硬度很高，塑性很差3 3機械混合物機械混合物萊氏體萊氏體組織金相圖項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金

14、狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金相圖選材：判定材料的性能鑄造：確定澆注溫度范圍Click to add TitleClick to add Title鍛壓：確定鍛造溫度范圍焊接：判定焊后組織Click to add Title熱處理：確定加熱溫度范圍理論實踐鐵碳合金相圖的重要性項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用Fe五、鐵碳合金狀態圖的分析五、鐵碳合金狀態圖的分析項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用Fe - FeFe -

15、 Fe3 3C C 相圖的構成相圖的構成 8+2個特性點：個特性點：122328條特性線條特性線:22225個單相區個單相區:L、A、F、P、Ld項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用特特性性點點、線線、區區類型%溫度意義兩個熔點A01538純鐵的熔點D6.691227Fe3C的熔點兩個反應點C4.31148共晶反應點S0.77727共晶反應點兩個成分點F6.691148共晶反應在上的成分點K6.69727共析反應在上的成分點一個轉變點G0912純鐵的同素異構轉變點三個溶解度點E2.111148C在A中的最大溶解度點P

16、0.0218727C在F中的最大溶解度點Q0.0060.008600600時C在F中的溶解度主要特性點的意義（主要特性點的意義（8+2）項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用特特性性點點、線線、區區主要特性主要特性線線的意義（的意義（8）類型含義兩條相線ACD線液相線（此線以上合金呈液態，冷卻至該線合金開始結晶）AECF線固相線兩條反應線ECF共晶線， PSK 共析線，A1線， 兩條開始析出線GSA3線，A中開始析出F（A、F轉變線）ESA中開始析出 （C在 中的溶解度曲線）兩條圍成F單相區的線GPC在 中的溶解度曲線

17、PQF中開始析出 )(L31148CFeALdc)(A3727CFeFPsCFe3Fe-Fe-CFe3項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用特特性性點點、線線、區區主要特性主要特性相區相區的意義（的意義（5個單相區個單相區） 依據特性點和線的分析，簡化Fe-Fe3C狀態圖主要有五個單相區五個單相區：L、A、F、Ld、Fe3C；其他相區為相鄰相區疊加其他相區為相鄰相區疊加。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用Fe - FeFe - Fe3 3C

18、 C 相圖的相圖的繪制繪制1.先畫兩條坐標軸：先畫兩條坐標軸：橫軸表示含碳量，縱軸表示溫度。2.標出六個成分點：標出六個成分點：0、0.0218、0.77、2.11、4.3、6.69；畫出兩條溫度線：727、1148。3. 找出找出8+2個特性點：個特性點：1（一個熔點：同素異構轉變點G）2（兩個熔點：純鐵A1538、滲碳體D1227）2（兩個反應點：共晶點C、共析點S）3（三個最大溶解度點：E、P、Q）2兩個成分點）。4連接連接8條特性線：條特性線：2（兩條相線：液相線ACD和固相線AECF）2（兩條反應線：共晶ECF和共析PSK）2（兩條開始析出線：析出滲碳體ES和析出F的線GS）2（圍成

19、F單相區QP和GP） ，形成5個單相區：L、A、P、Ld、Fe3C。5. 填寫其他相區填寫其他相區：為相鄰相區的疊加。項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用Fe - FeFe - Fe3 3C C 相圖的相圖的繪制繪制 項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用六、鐵碳合金的分類六、鐵碳合金的分類項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用1.1.含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的

20、影響含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響 七、鐵碳合金狀態圖的應用七、鐵碳合金狀態圖的應用項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用1.1.含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響 七、鐵碳合金狀態圖的應用七、鐵碳合金狀態圖的應用項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用七、鐵碳合金狀態圖的應用七、鐵碳合金狀態圖的應用2.2.鐵碳合金狀態圖的應用鐵碳合金狀態圖的應用 項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用七、鐵碳合金狀態圖的應用七、鐵碳合金狀態圖的應用2.2.鐵碳合金狀態圖的應用鐵碳合金狀態圖的應用 項目一項目一 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理任務任務1 1 鐵碳合金狀態圖的分析及應用鐵碳合金狀態圖的分析及應用35典型鐵碳合金的結晶過程分析典型鐵碳合金的結晶