下载文档原格式
钢的基本相钢是一种由铁与碳及其他元素组成的重要金属材料。
它是工业中广泛使用的材料之一，具有高强度、耐热、耐磨、抗腐蚀等优良性能，广泛应用于建筑、桥梁、汽车、船舶、家电等领域。
钢的基本相指的是钢在不同温度下的晶体结构。
钢是通过调整铁中的碳含量来制备的。
一般来说，碳含量小于2%的铁合金称为钢，碳含量超过2%的则被称为铸铁。
钢中的碳含量对其性质产生着重要的影响。
在不同的碳含量下，钢的基本相也会发生改变。
从晶体结构上来看，钢可以分为立方晶系和非立方晶系两大类。
立方晶系钢又可以分为面心立方（fcc）和体心立方（bcc）钢。
非立方晶系钢包括六方晶系钢和正交晶系钢。
在常温下，钢的基本相为体心立方。
这种结构下，每个原子之间存在12个最近邻原子，原子之间的排列比较紧密。
当温度上升时，钢会发生相变，从体心立方结构转变为面心立方结构。
这种结构下，每个原子之间存在6个最近邻原子，整体结构相对松散。
除了碳含量，温度的升高也会对钢的基本相产生影响。
在高温下，钢会发生不同的相变，其中比较重要的是奥氏体相和铁素体相。
奥氏体相是指高温下的面心立方钢，其具有良好的塑性和韧性。
铁素体相是指高温下的体心立方钢，在高温下具有较好的热稳定性。
另外，碳含量和温度不仅影响钢的基本相，还对其组织和性能产生重要影响。
例如，碳含量越高，钢的硬度和强度越大，但塑性和韧性相对降低。
温度的升高对钢的韧性和塑性有利，但会降低其强度。
总的来说，钢的基本相决定了其结构和性能。
通过调整碳含量和控制温度，可以制备出不同类型的钢，以满足不同领域对材料性能的需求。
钢的基本相研究对于钢的合金设计和应用具有重要意义，也为钢的发展提供了理论基础。
钢铁中常见的金相组织1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。
晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。
亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。
在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。
过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。
铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。
5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。
过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。
若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
