金相检验1基础知识PPT课件

渗碳体
Fe3C
珠光体 P
莱氏体 Ld
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三、铁碳合金相图
铁碳合金相图是 研究铁碳合金最 基本的工具，是 研究碳钢和铸铁 的成分、温度、 组织及性能之间 关系的理论基础, 是制定热加工、 热处理、冶炼和 铸造等工艺依据.
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1、铁碳合金中的基本相、组织 铁素体 ( F ) ( Ferrite )
碳溶于α–Fe中形成的间隙固溶体。 碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
❖ 置换式固溶体：溶剂晶格中部分结点上的原子 被溶质原子置换
❖ 间隙式固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙 中。
（3）金属化合物：合金组元之间发生相互作用 而形成的一种新相，也叫中间相。晶格类型和 性能不同于组成合金的任一组元。
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5、相与组织 组织：在金属与合金中，由于形成条件的不同，
可能形成不同的相，相的数量、形态及分布状 态也可能不同，从而形成不同的组织。
塑性好，钢材热加工都在 区进行.
碳钢室温组织中无奥氏体。
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渗碳体 铁和碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物 即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。
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图1-10 螺型位错柏氏矢量的确定 a）实际晶体的柏氏回路 b）完整晶体的相应回路
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❖ 面缺陷
晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或 自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有 晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。
图1-11 对称倾侧晶界
图1-12 对称倾侧晶界的形成
a）倾侧前 b）倾侧后
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晶体结构和空间点阵
图1-2 晶体中原子排列示意图
a）原子堆垛模型 b）晶格 c）晶胞
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2、纯金属的三种典型晶体结构 体心立方结构
图1-3 体心立方结构晶胞 a）刚球模型 b）质点模型 c）晶胞原子数
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面心立方结构
图1-4 a）刚球模型 b）质点模型 c）晶胞原子数
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密排六方结构
图1-5 密排六方结构晶胞 a）刚球模型 b）质点模型 c）晶胞原子数
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图1-13 扭转晶界形成模型
a）晶粒2相对于晶粒1绕Y轴旋转θ角
b）晶粒1、2之间的螺型位错交叉网络
图1-14 扭转晶界的结构
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4、合金的相结构 组元是合金中最基本的、独立的物质。 相是合金中结构相同、成分和性能均一，并以 相界面相互分开的组成部分。合金中的基本相 包括：纯金属，固溶体和化合物。
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金相检验基础知识
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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本单元授课内容
一
金相检验概述
二
金属与合金的结构
三
铁碳合金相图
四
钢的热处理
五
塑性变形对组织的影响
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一、金相检验概述
1、金相检验的概念： 运用放大镜和显微镜，根据对金属材料的宏 观组织及微观组织进行观察研究的方法叫金 相检验，也叫金相分析。 ▪ 所用工具：放大镜和显微镜。 ▪ 检测对象：金属材料。 ▪ 检测内容：观察相和组织组成物、晶粒、 非金属夹杂、晶体缺陷的数量、形貌、大 小、分布、取向、空间排布等。
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❖ 点缺陷
图1-6 晶体中的各种点缺陷 1—大的置换原子 2—肖脱基空位 3—异类间隙原子
4—复合空位 5—弗兰克尔空位 6—小的置换原子
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❖ 线缺陷（刃、螺）
图1-7 a）立体示意图 b）垂直于位错线的原子平面
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图1-8 a）实际晶体的柏氏回路 b）完整晶体的相应回路
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图1-9 螺型位错示意图
单晶体的各向异性 多晶体的各项同性
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晶体中的缺陷（点、线、面）
根据晶体缺陷的几何形态特征，可以将它们分为 以下三类:
（1）点缺陷 其特征是三个方向上的尺寸都很 小，相当于原子的尺寸，例如空位、间隙原子等。
（2）线缺陷 其特征是在两个方向ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的尺寸很 小，另一个方向上的尺寸相对很大。属于这一类的
（3）面缺陷 其特征是在一个方向上的尺寸很 小，另外两个方向上的尺寸相对很大，例如晶界、 亚晶界等。
铁碳合金的基本相
基本相
定义
力学性能
容碳量
铁素体F、a 碳在a-Fe中的间隙固溶体 强度、硬度低，塑性、 韧性好
奥氏体A、r 碳在r-Fe中的间隙固溶体 硬度低、塑性好
最大 0.0218%
最大2.11%
渗碳体Fe3C Fe与C的金属化合物
硬而脆
最大6.69%
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铁碳合金的基本组织
奥氏体 A
铁素体 F
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3、实际金属的晶体结构 原因：结晶条件、压力加工、原子热运动 结构：兼有完整性（规律性）和不完整性（不 规律性）两方面的统一体，而且完整性占主导 地位 多晶体结构 实际金属晶体结构特点 存在缺陷
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单晶体与多晶体 大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金 属如Fe、Mn、Ti、Be、Sn等具有两种或几种晶 体结构，即具有多晶型。当外部条件（如温度 和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向 另一种晶体结构的转变称为多晶型转变或同素 异构转变。
(1)纯金属相 ❖ 1394℃以上纯铁是α-铁相 ❖ 1394℃~912℃纯铁是γ-铁相 ❖ 912℃以下纯铁是α-铁相
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（2）固溶体：合金组元之间以不同的比例相互 混合，混合后形成的固相晶体结构与组成合金 的某一组元相同，这样的固相叫固溶体。某元 素的晶格中溶有其他元素原子的相称为固溶体。 （溶剂--结构相同组元、溶质--结构不同组元）
都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在 727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
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奥氏体( A ) --- Austenite
碳在 -Fe中的间隙固溶体称奥氏体。用A或 表示。
面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素 体大，1148℃时最大为2.11%。 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、
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2、金相检验的目的： 预测和判断金属的性能，分析失效破坏原 因，对实际生产进行指导。
图1-1 金属材料组织性能关系图
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二、金属与合金的结构
1、晶体的基本知识：
金属和合金在固态下，通常都是晶体。
什么是晶体 ？
晶体就是原子在三维空间中有规则作周期重复排 列的物质，就是说，在金属和合金中，原子的排 列都是有规则的，而不是杂乱无章的。