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第二章碳钢
C相图
第3节Fe-Fe
3
第1讲相图的基本概念
1. 相图的概念
表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或者组织与温度、成分间关系的图形，又称状态图或平衡图。
二元相图（两个组元配成的合金体系）
三元相图（三个组元配成的合金体系）2. 相图的分类
方法实验方法——热分析法、金相分析法等
计算方法
依据相变发生时物理参量发生突变
3.
二元相图的建立
用热分析法测定Cu-Ni 相图
热分析法合金凝固时要释放出结晶潜热，使冷却曲线在相变时发生变化，
从而确定相变点
用热分析法测定Cu-Ni 相图
杠杆定理证明
合金总质量1
t ℃时，液相的质量M L 固相的质量
M αα
M M L +=1ααx M x M x L L +=14. 杠杆定律
匀晶转变——直接从液相中结晶出固溶体的转变
M L /M α=rb/ra %100⨯−−=L O L x x x x M M αα%100⨯−−=L L O x x x x M M αα杠杆定律的力学比喻r
r
应用条件：平衡两相区。
钢铁材料的相变行为引言：钢铁是一种被广泛应用于建筑和制造领域的重要材料，其卓越的力学性能和耐久性使得它成为现代社会中不可或缺的材料之一。
然而，要理解钢铁的性质和特点，就需要对其相变行为进行深入研究。
本文将探讨钢铁材料的相变过程及其在材料性能中的影响。
1. 钢铁的晶体结构钢铁的基本成分是铁和碳，它们以及其他合金元素共同影响了钢铁的晶体结构。
在常温和正常压力下，钢铁处于体心立方(fcc)或面心立方(hcp)的晶格结构中。
具体而言，α-铁是一种体心立方结构，而γ-铁是一种面心立方结构。
2. 钢铁的相变过程钢铁的相变过程通常包括固态相变和液态相变两个阶段。
固态相变主要发生在加热或冷却过程中，而液态相变则发生在熔化和凝固的过程中。
2.1 固态相变随着温度升高，钢铁中的碳原子会从体心立方(fcc)结构到面心立方(hcp)结构的相变，这个过程被称为渗碳相变。
在渗碳相变过程中，钢铁的晶格结构会发生变化，从而影响了材料的性能，如硬度、韧性和变形能力。
2.2 液态相变当钢铁加热至一定温度，其会熔化成液态，这个过程被称为熔化相变。
相较于固态相变，熔化相变对钢铁的性质影响较小，主要体现在液态阶段的流动性和热导性上。
在冷却过程中，液态钢铁会再次凝固形成固态，并在此过程中经历凝固相变。
3. 相变对钢铁性能的影响钢铁的相变行为对其力学性能和热处理特性有着重要的影响。
3.1 力学性能在渗碳相变过程中，钢铁的晶体结构变得更加致密和有序，从而提高了钢铁的硬度和抗拉强度。
此外，相变还能改善钢铁的韧性和可塑性，使其具备更好的变形能力和抗冲击性。
因此，了解相变过程对钢铁性能的影响，有助于提高钢铁制品的质量和性能。
3.2 热处理特性钢铁的相变行为也影响着其热处理过程。
通过加热和冷却过程中的相变实现对钢铁材料的处理和调控。
例如，通过控制温度和冷却速率，可以使钢铁材料经历不同的相变过程，如奥氏体相变和贝氏体相变，从而调节钢铁的硬度和组织结构。
奥氏体钢中相变与力学性能的关系奥氏体钢是一种广泛应用于工业领域的材料，其材料性能与钢中的各种组织和微观结构有密切的联系。
其中相变作为一种重要的材料结构演变方式，在制造过程中起到了至关重要的作用。
本文将从奥氏体钢的相变出发，探讨其与力学性能的关系。
相变的意义相变是指物质由一种状态向另一种状态转换的过程。
在材料科学中，钢材的相变特别重要，因为它直接影响了钢的力学性能，从而影响到钢的使用寿命。
钢的变形、强化和软化，都是与相变紧密相关的。
奥氏体钢的相变奥氏体钢是通过快速冷却(也称淬火)，使钢中分解的所有组织变为具有奥氏体结构的金属材料。
奥氏体成分中的碳含量低于0.8％，通常在0.2％以下。
快速冷却的目的是避免部分分解，使钢保持单一的奥氏体组织，从而提高钢的强度和硬度。
然而, 这样的快速冷却可能会导致奥氏体产生应力，并使结构不稳定。
因此，对于奥氏体钢，保持结构均匀稳定是至关重要的。
奥氏体钢的力学性能奥氏体钢的优点在于其强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
具体来说，快速冷却的奥氏体钢具有高的强度和硬度，在高温下不易软化，适用于制造需要高强度和高硬度的零件或机械。
然而，奥氏体钢也存在一些缺点。
由于其冷却速度快，导致钢中微观组织结构的不稳定，使得奥氏体钢出现了脆性断裂倾向。
同时，常温下的奥氏体钢还容易出现轻微减弱和变形，使得在高应力下容易颈缩和疲劳断裂。
因此，在应用奥氏体钢时，必须对其结构和组成进行严格控制，以确保其强度和韧性兼备，从而将其力学性能最大化。
相变与力学性能的关系相变与奥氏体钢的力学性能密切相关，因为相变可以改变金属在微观结构上的组成和形态，从而影响到整个材料的物理力学特性。
据研究，钢的相变对其力学性能的影响主要来源于以下两个方面：1.工艺影响：相变的工艺可以通过控制冷却速度和温度，以及其他因素，调节钢的组织、晶粒尺寸和纯度等方面的参数，从而影响到钢的强度、硬度、延展性和韧性等2.微观结构影响：相变改变钢中的组织结构，从而影响到钢的排列方式和晶体结构。
