《机械工程材料》课程PPT教学课件（金属工艺）第2章 材料的制备与相图 Materials Manufacture and Phase Diagrams

第2章材料的制备与相图Chapter2Materials Manufactureand Phase Diagrams2.1材料的制备过程2.2二元相图的基本类型2.3典型二元相图的应用一Fe-C相图分析2.4凝固与结晶理论的应用

第 2章 材料的制备与相图 Chapter2 Materials Manufacture and Phase Diagrams 2.1 材料的制备过程 2.2 二元相图的基本类型 2.3 典型二元相图的应用——Fe-C相图分析 2.4 凝固与结晶理论的应用

材料的制备过程2.1焊接热轧一板、型、管、线材零件机加工铸锭冷轧、拔、冲零件热→机加工→冶炼铸造铸件零件（机加工）

2.1 材料的制备过程 冶炼 铸造 铸锭 铸件 热轧 热锻 板、型、管、线材 机加工 零件 （机加工） 零件 焊接 机加工 冷轧、拔、冲 零件

材料凝固与结晶的条件2.1.1（1）熔融液体的粘度（内因）是材料内部结合键性质和结构情况的宏观表征，其大小表示了液体中发生相对运动的难易程度。聚合物粘度大，不易结晶：金属粘度小，一般为金属晶体。（2）冷却速度（外因）冷速越大，则在单位时间内逸散的热量越多，熔体温度降得越低，而又直接关系其中原子或分子的扩散能力。冷速大，金属扩散能力降低，不易结晶，得到非晶合金

2.1.1 材料凝固与结晶的条件 （1）熔融液体的粘度（内因）——是材料内部结 合键性质和结构情况的宏观表征，其大小表示了液体中发生 相对运动的难易程度。  聚合物粘度大，不易结晶；金属粘度小，一般为 金属晶体。 （2）冷却速度（外因）——冷速越大，则在单位时 间内逸散的热量越多，熔体温度降得越低，而又直接关系其 中原子或分子的扩散能力。  冷速大，金属扩散能力降低，不易结晶，得到非 晶合金

金属材料的制备2.1.21.金属的冶炼2.纯金属的结晶规律(1）液态金属的结构特点（结晶的充分条件）金属结晶的基本条23液态金属中存在短程有序原子集团结构起伏（相起伏）

2.1.2 金属材料的制备 1.金属的冶炼 2.纯金属的结晶规律  ⑴ 液态金属的结构特点（结晶的充分条件） 结构起伏 (相起伏) 液态金属中存在 短程有序原子集团

(2)金属结晶的必要条件△T=T-T过冷度过冷是结晶的必要条件mn拔嘉活正精品终比To五23达招品Tn烧清开热时沟BO15(a)热分析法测定金属结晶温度

⑵ 金属结晶的必要条件 过冷度 T = Tm −Tn 过冷是结晶的必要条件 热分析法测定金属结晶温度

过冷度的影响因素冷速个△T子S有时间不同冷速下的冷却曲线示意图

不同冷速下的冷却曲线示意图 过冷度的影响因素 冷速↑ ↑ T

自由能与温度的关系曲线金属结晶的GS能量条件0TmT/℃C图液、固态金属自由能-温度曲线

自由能与温度的关系曲线 金属结晶的 能量条件

不断形成晶（③）纯金属结晶的普遍规律核与晶核不断长大的连续过程(b)(e)(c)(d)(a)

⑶ 纯金属结晶的普遍规律——不断形成晶 核与晶核不断长大的连续过程

形核的方式①自发形核以液态金属中的结构起伏为基础②非自发形核依赖于液体中的固体质点OL/S液体L晶核SOS/BOLBAs/B基底B

形核的方式:  ① 自发形核 以液态金属中的结构起伏为基础  ② 非自发形核 依赖于液体中的固体质点

晶核长大方式“枝晶方式长大”散热方向

晶核长大方式——“枝晶方式长大