铁碳合金相图(一).doc

理论课教案
课 题
铁碳合金状态图（一）
课 程
机械加工基础
授课教师

专 业

课 型
新授
教案序号

授课时间

教学方法

教学

目标
1、掌握合金的基本概念及合金的组织。
2、掌握固溶解，金属化合物质、混合物。
3、掌握铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号及性能特点。
教学重点难点
及解决办法
掌握铁碳合金的基本组织、性能
作业

布置
习题册
教

学

后

记
学生听课
情况

学生掌握
情况

存在的问题

审查签字

年 月 日

教学过程
教师活动
教 学 内 容
学生活动

利用多媒体效果观察

引导学生分析寸铁的冷却过程

结合纯铁冷却曲线得到铁碳合金五种组织

一、新课导入
回顾上一次课的内容，以提问的形式检查上节课学生的掌握情况，举实例有技巧得到如本次课要学习的内容。
二、新课讲授
1、合金及其组织
金属：是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如铁、金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
合金：是由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。
金属材料：金属及其合金的总称
（1）合金组织
固熔体、金属化合物、混合物
1）固熔体
是一种组元的原子熔入另一种组元的晶格中所形成的均匀固相。
溶入的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。
固溶体仍然保持溶剂的晶格类型。
固熔体 根据溶质原子在晶格（溶剂）所处的位置不同 可以分为：
间隙固熔体
置换固熔体
间隙固熔体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固熔体。
举例：碳、氮、硼等非金属元素熔入铁中
特点：由于熔剂的晶格空间有限，所以溶质原子量是有限的。

：溶质原子 ：溶质原子
：溶剂原子 ：溶剂原子
置换固熔体：溶质原子置换了熔剂晶格节点上某些原子而形成的固熔体。
特点： 原子半径相同或接近，周期位置接近，晶格类型差别小。
2）金属化合物：
定义；合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质。
特性：（1）可用化学式来表示。
（2）复杂的晶格结构“三高一稳”的性能，高熔点、高硬度、高脆性
3）混合物：
定义：两种或两种以上的相按一定质量分数组成的物质。
特征：保持自己原来地晶格类型
性能：取决于组成相的性能，分布形态及数量和大小。
固熔强化：通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度、硬度提高的想象。

2、纯铁的同素异构转变
（1）金属的晶格
体心立方晶格面 心立方晶格 密排六方晶格
（2）纯铁的同素异构转变
同素异构转变的概论：
金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。
具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。

912℃
1394℃

δ－Fe γ－Fe α－Fe
体心立方晶格
面心立方晶格
体心立方晶格

3、铁碳合金的基本组织与性能
（1）铁素体：
概念：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。
符号：F 体心立方晶格
存在温度区间：室温——912℃
溶解能力：溶解度很小，在7270C时，碳在α-Fe中的最大溶碳量为0.0218%，随温度的降低逐渐减小。
性能：由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的性能与纯铁相似。即有良好的塑性和韧性，强度和硬较低。
（2）奥氏体：
概念：碳溶解在γ－Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。
符号：A 面心立方晶格
存在温度区间：大于727℃
溶碳能力：较强。在11480C时可溶C 为2.11%，在7270C时，可溶C为0.77%。(0.0218% ——2.11%)
性能：强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温进行锻造和扎制时所要求的组织。
（3）渗碳体：
概念：含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物。
符号：Fe3C 复杂的斜方晶体
存在温度区间：室温——1148℃
溶碳能力： C=6.69%
性能：熔点12270C 硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧度几乎为零，是一个硬而脆的组织。
（4）珠光体：
概念：是铁素体与碳光体的混合物
符号： P 是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。
存在温度区间： 室温——727℃
溶碳能力：在7270C时，C=0.77%
性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：是含碳量为4.3%的液态铁碳合金在11480C时从液体上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。
符号：Ld高温莱氏体，温度＞727℃
由于奥氏体在7270C时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成叫低温莱氏体。
L’d 低温莱氏体，温度<7270C
溶碳能力：C=4.3%
性能特点：硬度很高，塑性很差。
F、A、Fe3C是单相组织，称铁碳合金的基本相。
P、Ld是由基本相混合组成的多相组织。
三、课堂小结
以叙述的方式对这两节课的内容进行概括性的总结。
四、作业
习题

学生复习总结三种合金组织

熟记铁碳合金五种组织