金相基礎理論培訓主講：王書亮2013-11-16

金相分析—是運用放大鏡和顯微鏡，對金屬材料的宏觀及微觀組織進行觀察研究的方法。

宏觀組織是用10倍以下的放大鏡或者肉眼直接觀察到的金屬材料內部所具有的各組成物的直觀形貌；

微觀組織主要是指在光學顯微鏡或掃描電鏡下所觀察到的金屬材料內部具有的各組成物的直觀形貌。金相分析的含義一、金屬的晶體結構1、晶體的概念晶體：由基本單元按一定規則重復排列構成的材料稱為晶體。金屬典型的晶體結構：體心立方結構、面心立方結構和密排六方結構一、金屬的晶體結構體心立方結構晶胞原子堆垛模型面心立方結構晶胞原子堆垛模型一、金屬的晶體結構密排六方結構晶胞原子堆垛模型一、金屬的晶體結構2、晶粒晶粒：實際使用的金屬材料是由許多彼此方位不同、外形不規則的小晶體組成，這些小晶體稱為晶粒。晶粒之間的界面成為晶界。沿晶斷口一、金屬的晶體結構由兩個以上晶粒組成的晶體稱為多晶體，一般金屬都是多晶體。一、金屬的晶體結構2、晶粒3、合金的晶體結構根據合金的晶體結構特點可以將固態合金分為固溶體和金屬化合物兩大類。固溶體：在合金中，組成合金的異類原子能夠以不同比例均勻混合，相互作用，其晶體結構與組成合金的某一組元相同。間隙固溶體置換固溶體一、金屬的晶體結構Fe3CVC一、金屬的晶體結構3、合金的晶體結構金屬化合物：在合金中，組成合金的異類原子有固定的比例，而且晶體結構與組成組元均不相同。二、金屬的結晶1、概念結晶是指從原子無規則排列的液態轉變為原子規則排列的晶體狀態的過程。大多數金屬材料都是在液態下冶煉，然后鑄造成固態金屬。由液態金屬凝結為固態金屬的過程，就是金屬的結晶。二、金屬的結晶2、金屬結晶的一般過程液態金屬中存在著原子規則排列的小原子團，它們時聚時散，稱為晶坯。在某一溫度以下,經過一段時間后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯將會長大，稱為晶核。二、金屬的結晶2、金屬結晶的一般過程1.1金屬的晶體結構三、合金的結構與相圖1、合金的基本概念合金：是指由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質。組成合金的元素可以全部是金屬，也可以是金屬與非金屬。組成合金的元素相互作用可形成不同的相。相：是指金屬或合金中凡成分相同、結構相同，性能一致的均勻的組成部分。三、合金的結構與相圖1、合金的基本概念組織：合金的組織是由一種或多種相以不同的形態、尺寸、數量和分布形式而組成的綜合體。只由一種相組成的組織稱為單相組織；由幾種不同的相組成的組織稱為多相組織。兩相合金單相合金三相合金三、合金的結構與相圖2、相圖的基本概念相圖是表示合金系的狀態，是合金的狀態與溫度、成分之間關系的圖解。三、合金的結構與相圖2、相圖的基本概念利用相圖，可以知道各種成分的合金在什么溫度發生什么反應，產生什么組織。還能了解合金在加熱和冷卻過程中可能會發生的轉變。四、Fe-C相圖1、鐵的同素異構轉變鐵在固態冷卻過程中有兩次晶體結構變化，其變化為：1394℃912℃-Fe?-Fe?-Fe四、Fe-C相圖FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→鋼：含碳量為0.0218~2.11wt%。鑄鐵：含碳量為2.11~6.69wt%。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時，合金太脆，已無實用價值。實際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。鋼鑄鐵工業純鐵四、Fe-C相圖四、Fe-C相圖固溶體：鐵素體、奧氏體和馬氏體；金屬化合物：滲碳體；機械混合物：珠光體、萊氏體等。鐵素體：碳在-Fe中或δ-Fe中的固溶體，體心立方結構。鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高，但強度和硬度較低的組織。奧氏體：碳在γ-Fe中的固溶體，用A或γ表示，面心立方結構。奧氏體綜合力學性能較好。馬氏體：是由奧氏體在淬火過程中得到，硬度較高，但比較脆。四、Fe-C相圖滲碳體：用Fe3C表示。Fe3C硬度高、強度低,脆性大,塑性幾乎為零。珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物（共析組織），常用P表示。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布。通過熱處理可以使滲碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上。萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物（共晶組織），常用Ld表示。當冷卻至727度時，萊氏體中的奧氏體將轉變為珠光體。四、Fe-C相圖40鋼[w(C)=0.4%]典型鐵碳合金的平衡結晶過程四、Fe-C相圖40鋼的顯微組織四、Fe-C相圖1、熱處理：鋼在一定的介質中，以一定的速度加熱到預定的溫度，保溫一定的時間，然后以預定的方式冷卻到室溫的一種熱加工工藝。2、普通熱處理：淬火；回火；正火；退火。五、鋼的熱處理五、鋼的熱處理淬火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉變為馬氏體組織的熱處理工藝。冷卻速度最快?；鼗穑喊汛慊痄摷訜岬降陀谀骋粶囟?，保溫一定時間后以適當方式冷卻到室溫的熱處理工藝。退火：將鋼加熱到某一溫度，保持一定時間后隨爐緩慢冷卻，以獲得接近于平衡狀態的組織。正火：指鋼被加熱到適當溫