大學(xué)一年級(jí)材料學(xué)導(dǎo)論P(yáng)PT課件5-金屬材料-相圖

材料科學(xué)導(dǎo)論

金屬材料-相圖金屬材料的獲得一般都是要經(jīng)過(guò)對(duì)礦產(chǎn)原料的熔煉、除渣、澆鑄等作業(yè)后，再凝固成鑄錠或細(xì)粉。并通過(guò)各種熱加工和冷加工獲取成材或制件。由液態(tài)冷凝成固態(tài)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。金屬材料通常都是多晶體材料，所以金屬由液態(tài)冷凝成固態(tài)的過(guò)程也是一種結(jié)晶過(guò)程?；靖拍?/p>

凝固：一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。結(jié)晶：由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過(guò)程。

金屬的結(jié)晶純金屬的冷卻曲線（理想狀態(tài)）oCTo

L

ab

S0a：結(jié)晶開(kāi)始點(diǎn)b：結(jié)晶終了點(diǎn)金屬的結(jié)晶純金屬的冷卻曲線（實(shí)際）oC

LT0T1S0T0：理論結(jié)晶溫度T1：實(shí)際結(jié)晶溫度ΔT=T0--T1（過(guò)冷度）純金屬結(jié)晶是在恒溫下完成的。即冷卻曲線中有一個(gè)平臺(tái)。這是因?yàn)榧兘饘俳Y(jié)晶會(huì)釋放出“潛熱”。而這潛熱剛好彌補(bǔ)了金屬液在冷卻過(guò)程中向周?chē)h(huán)境散發(fā)的熱量。從而使結(jié)晶過(guò)程處于一個(gè)溫度的動(dòng)平衡狀態(tài)。(實(shí)際上，對(duì)于純金屬其冷卻曲線出現(xiàn)平臺(tái)之前，還有一個(gè)相應(yīng)的過(guò)冷現(xiàn)象，它為開(kāi)始結(jié)晶提供足夠的動(dòng)力。一旦結(jié)晶開(kāi)始釋放潛熱，溫度才回升到結(jié)晶溫度平臺(tái)上)。當(dāng)結(jié)晶結(jié)束，潛熱釋放也就結(jié)束，凝固了的金屬隨著向環(huán)境不斷散熱，溫度又逐漸下降。金屬的結(jié)晶合金的冷卻曲線oCa

bLsL+s0a：結(jié)晶開(kāi)始點(diǎn)b：結(jié)晶終了點(diǎn)合金的結(jié)晶是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完成。對(duì)一個(gè)合金系來(lái)說(shuō)，除個(gè)別成分的合金同純金屬一樣有一個(gè)結(jié)晶溫度之外，多數(shù)合金的結(jié)晶開(kāi)始溫度與結(jié)束溫度是兩個(gè)溫度值。即結(jié)晶溫度是一個(gè)溫度區(qū)間。而這個(gè)溫度區(qū)間的大小與合金的化學(xué)成分比有直接的關(guān)系。在測(cè)定冷卻曲線時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬的冷卻速度會(huì)影響結(jié)晶的開(kāi)始和結(jié)束溫度。當(dāng)冷卻速度非常慢(平衡態(tài)冷卻速度)時(shí)，對(duì)于成分一定的金屬都有一個(gè)固定的結(jié)晶溫度或結(jié)晶溫度區(qū)間。當(dāng)冷卻速度增大時(shí)，則結(jié)晶溫度或結(jié)晶溫度區(qū)間通常都要下降，而且下降的量隨冷卻速度加大而增加。對(duì)于合金(除固定成分外)，在結(jié)晶過(guò)程雖然也釋放潛熱，但達(dá)不到溫度的平衡，僅能使結(jié)晶過(guò)程中冷速變慢，并不出現(xiàn)溫度平臺(tái)。即結(jié)晶過(guò)程不是在恒溫下進(jìn)行，而是在一個(gè)溫度區(qū)間中完成。金屬的結(jié)晶結(jié)晶的必要條件----過(guò)冷度金屬的結(jié)晶過(guò)程：

原子團(tuán)

形核

晶核長(zhǎng)大

小晶粒

晶粒（外形不規(guī)則的小晶體）晶核的形成晶核的形成分為均勻(自發(fā))成核和非均勻成核。在均勻的液態(tài)母相中自發(fā)地形成新相晶核的過(guò)程叫均勻成核，也叫自發(fā)成核。在液態(tài)母相隨時(shí)都存在著瞬時(shí)近程有序的原子集團(tuán)(即結(jié)構(gòu)起伏)。這種原子集團(tuán)在沒(méi)有降到結(jié)晶溫度之下時(shí)是不穩(wěn)定的，時(shí)生時(shí)溶。而當(dāng)有了一定的過(guò)冷度時(shí)，某些進(jìn)程有序原子集團(tuán)的尺寸一旦不小于該溫度下的臨界晶核尺寸就會(huì)穩(wěn)定下來(lái),成為新生固相的晶核。臨界晶核尺寸是隨著過(guò)冷度減小而增大的。若過(guò)冷度為零，則臨界晶核尺寸為無(wú)窮大，即不能自發(fā)成核。相反，過(guò)冷度愈大，自發(fā)成核的臨界晶核尺寸愈小。也就是說(shuō)，隨著過(guò)冷度的增加液相中自發(fā)成核所需的近程有序原子集團(tuán)的尺寸也愈小。這意味著過(guò)冷度愈大愈易自發(fā)形成晶核。在實(shí)際金屬熔液中總是存在某些未溶的雜質(zhì)粒子，這些固態(tài)離子表面及鑄型壁等現(xiàn)成的界面都會(huì)成為液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)的自然晶核。凡是依附于母相中某些現(xiàn)成界面而成核的過(guò)程都稱(chēng)為非均勻成核(非自發(fā)成核)。非均勻成核所需的過(guò)冷度比均勻成核的小的多?，F(xiàn)成界面的狀態(tài)(表面能、浸潤(rùn)角、曲率半徑、晶格位向等)影響著非均勻成核的能力。

均勻成核與非均勻成核在金屬結(jié)晶中是同時(shí)存在的。非均勻成核在實(shí)際生產(chǎn)中比均勻成核更重要。母相在給定的條件下產(chǎn)生晶核的能力可用成核率(N)來(lái)表示。成核率是指在單位時(shí)間和單位體積內(nèi)所形成的晶核數(shù)目。成核率愈大，結(jié)晶后晶體中的晶粒愈細(xì)小。

細(xì)化晶粒的方法增加冷卻速度，增大過(guò)冷度；增加外來(lái)晶核;采用機(jī)械、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等；晶粒粗細(xì)對(duì)材料力學(xué)性能的影響

晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性和韌性也越好。晶粒的大小通常是以晶粒度來(lái)表示。而晶粒度又是以單位界面內(nèi)晶粒數(shù)目的多少來(lái)劃分和標(biāo)定的。通常是晶粒愈小材料強(qiáng)度、塑性愈好。

晶粒大小對(duì)材料的物理化學(xué)性能也有明顯的影響。如：硅鋼片中晶粒愈大磁滯損耗愈少，耐蝕不銹鋼中晶粒愈大耐腐蝕性愈好?？梢?jiàn)，按照材料的不同用途和種類(lèi)應(yīng)合理的控制其晶粒大小。這就需要我們了解一些金屬結(jié)晶時(shí)影響晶粒大小的因素。金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Feα-Fe體心立方面心立方體心立方金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的慨念

金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。

金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義

可以用熱處理的方法即可通過(guò)加熱、保溫、冷卻來(lái)改變材料的組織，從而達(dá)到改善材料性能的目的。相圖

根據(jù)相圖可確定不同成分的材料在不同溫度下組成相的種類(lèi)、各相的相對(duì)量、成分及溫度變化時(shí)可能發(fā)生的變化。僅在熱力學(xué)平衡條件下成立，不能確定結(jié)構(gòu)、分布狀態(tài)和具體形貌。

Pb-Sb二元合金相圖合金結(jié)晶與二元合金相圖合金結(jié)晶的基本規(guī)律與純金屬的結(jié)晶基本相同，也是在一定過(guò)冷度下成核和長(zhǎng)大來(lái)完成結(jié)晶的。但是，其結(jié)晶過(guò)程更復(fù)雜，得到的組織可以是單相或是多相，既可是純固溶體也可是化合物或兩相組成的機(jī)械混合物。而具體成分的合金顯微組織可能是其中的一個(gè)相或一個(gè)基本組織，也可能是多個(gè)相及基本組織的組合。而且在不同溫度下，同一化學(xué)成分合金的顯微組織也可能不同。對(duì)如此復(fù)雜的情況，只用冷卻曲線或語(yǔ)言簡(jiǎn)單敘述是很不方便的。因此，出現(xiàn)了用相圖這種形式來(lái)表述合金的結(jié)晶及冷卻的相變狀況。相圖是在平衡態(tài)下測(cè)畫(huà)出來(lái)的。因此也稱(chēng)合金的平衡狀態(tài)圖。相圖是表示在平衡狀態(tài)下合金的化學(xué)成分、相、組織與溫度的關(guān)系圖。由于受到幾何表述的限制，雖然合金系中的組元可以是多個(gè)，但是，只能測(cè)畫(huà)出二元合金的二元相圖和三元合金的三元相圖，三元以上的合金通常是不能直接用相圖來(lái)表述。即使三元合金的相圖也是很復(fù)雜的。二元合金相圖的測(cè)畫(huà)在每個(gè)二元合金系中都有無(wú)數(shù)個(gè)不同化學(xué)成分比例的合金。每一個(gè)具體成分合金都可以用熱分析法測(cè)定出它的冷卻曲線。將這些冷卻曲線上的相轉(zhuǎn)變點(diǎn)都轉(zhuǎn)畫(huà)到一個(gè)以溫度為縱軸，化學(xué)成分為橫軸的坐標(biāo)中相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)上，則這些相變點(diǎn)所形成的各條曲線就構(gòu)成了一個(gè)二元合金系的相圖。實(shí)際上測(cè)畫(huà)一個(gè)合金系的相圖時(shí)，只需精確地測(cè)定這個(gè)合金系中一些有代表性的合金冷卻曲線。再在溫度——化學(xué)成分的坐標(biāo)上將相同意義的相變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)用平滑曲線連接起來(lái)就構(gòu)成這個(gè)合金系的相圖。在相圖上將各個(gè)交點(diǎn)標(biāo)出字符，將各個(gè)相區(qū)內(nèi)填上相應(yīng)的相或基本組織的代號(hào)就得到了一張完整的相圖了。二元合金狀態(tài)圖把各合金的結(jié)晶開(kāi)始溫度點(diǎn)連接起來(lái)，即為液相線；把結(jié)晶終了溫度點(diǎn)連接起來(lái)，即為固相線。這樣就構(gòu)成了Pb-Sb二元合金相圖。Pb-Sb二元合金相圖二元?jiǎng)蚓鄨D

1勻晶相同及其分析（1）勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變。（2）勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。

相圖測(cè)畫(huà)示意圖返回二元?jiǎng)蚓鄨D

相圖分析兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn)；兩線：L,S相線；三區(qū)：L,α,L+α。1．勻晶相圖分析及合金的結(jié)晶過(guò)程以Cu－Ni合金為例，圖中a點(diǎn)是純銅的熔點(diǎn)(1083C)；b點(diǎn)是純鎳的熔點(diǎn)(1452C)；aa3a2a1b曲線是液相開(kāi)始結(jié)晶的溫度線，稱(chēng)為液相線，在其線以上的區(qū)域合金系全部是呈液相L狀態(tài)，稱(chēng)為液相區(qū)。ab3b2b1b曲線是液相全部結(jié)晶結(jié)束的溫度線，稱(chēng)為固相線；在其線以下的區(qū)域合金系全部結(jié)晶成同一種均勻的固溶體相，此區(qū)稱(chēng)為固相區(qū)。在液相線與團(tuán)相線圍成的區(qū)域內(nèi)是液相與團(tuán)相共存的區(qū)域(L十)，稱(chēng)為兩相區(qū)。

銅與鎳兩組元組成的二元合金在固態(tài)下是無(wú)限固溶的，所以，任何成分比例都結(jié)晶成單相固溶體。由液相直接結(jié)晶成單相固溶體的結(jié)晶轉(zhuǎn)變稱(chēng)為勻晶轉(zhuǎn)變。在Cu－Ni合金系中，除純Cu和純Ni的結(jié)晶是純金屬的結(jié)晶，其結(jié)晶溫度是一個(gè)點(diǎn)之外，其它任一個(gè)合金的結(jié)晶都是在一個(gè)相應(yīng)的溫度區(qū)間內(nèi)完成結(jié)晶的。雖然溫度區(qū)間的大小和溫度的高低不同，但結(jié)晶規(guī)律是相同的。從上圖可見(jiàn)，WNi=B%的合金化學(xué)成分垂線與液相線相交于L1，與固相線相交于3。當(dāng)該合金由液相緩慢冷卻(平衡狀態(tài))至t1溫度時(shí)，由液相中開(kāi)始結(jié)晶出相。隨著溫度的不斷降低相比例不斷增加，剩余液相的比例不斷減少直至到t3溫度，液相L全部結(jié)晶成相。在溫度由t1降到t3的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過(guò)程中，不僅L與兩相所占的比例不斷變化，而且L和兩相的化學(xué)成分，通過(guò)原子擴(kuò)散也不斷地變化。在t1時(shí)，結(jié)晶出來(lái)的相的化學(xué)成分為該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的成分(含Ni高于合金成分)，剩余液相的化學(xué)成分為L(zhǎng)1點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的成分。

在t1、t3溫度時(shí)相的化學(xué)成分分別為2，3點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成分。而剩余液相的化學(xué)成分分別為L(zhǎng)2、L3點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成分。這就是說(shuō)，在不同溫度下剛剛結(jié)晶出來(lái)的固相的化學(xué)成分是不相同的，其變化規(guī)律是沿著固相線變化。與此同時(shí)剩余液相的化學(xué)成分也相應(yīng)地沿著液相線變化。但是，由于冷卻速度很慢(平衡態(tài))，又處在足夠高的溫度下，所以，當(dāng)結(jié)晶結(jié)束時(shí)，無(wú)論是先結(jié)晶的目相，還是后結(jié)晶出來(lái)的相，其化學(xué)成分都將通過(guò)原子足夠長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散而趨平均勻相同。并且相的晶粒通常都是不規(guī)則的多面體狀，稱(chēng)等軸晶粒。

2.枝晶偏析由前述可知不同溫度下結(jié)晶出來(lái)的相成分是不同的，溫度高時(shí)結(jié)晶出來(lái)的相含熔點(diǎn)高的鎳元素多，溫度低時(shí)結(jié)晶的相含鎳少。由于在實(shí)際生產(chǎn)中冷卻速度較快(不能保證平衡態(tài))，原子擴(kuò)散遷移滯后于結(jié)晶，相化學(xué)成分的均勻性得不到保證。這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)晶粒內(nèi)，各處成分的不均勻現(xiàn)象。稱(chēng)為晶內(nèi)偏析。因?yàn)橄嗍且灾Х绞浇Y(jié)晶，先形成的主干和后形成的支干就會(huì)有化學(xué)成分之差，所以也稱(chēng)枝晶偏析。枝晶偏析會(huì)降低合金的力學(xué)性能(尤其是塑性和韌性)和工藝性能。對(duì)于有枝晶偏析的鑄錠和鑄件可采用在低于固相線100C～200C的溫度下進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的加熱，通過(guò)原子的相互擴(kuò)散而使成分趨于均勻，消除枝晶偏析。這種熱處理方法稱(chēng)為均勻化退火，也稱(chēng)擴(kuò)散退火。二元共晶相圖及合金凝固

共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。（是兩相混合物）在二元合金系中，組元在液相無(wú)限互溶，在固相有限互溶，并且在結(jié)晶過(guò)程中，以共晶轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞯南鄨D就是共晶相圖。如AI－Si、Pb－－Sb、Pb－Sn、Ag－Cu等合金系在結(jié)晶時(shí)都是以共晶轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。這些合金系的相圖都是比較典型的共晶相圖。二元共晶相圖及合金凝固

1相圖分析（相圖三要素）（1）點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；共晶點(diǎn)（是亞共晶、過(guò)共晶合金成分分界點(diǎn)）等。（2）線：結(jié)晶開(kāi)始、結(jié)束線；溶解度曲線；共晶線等。（3）區(qū)：3個(gè)單相區(qū)；3個(gè)兩相區(qū)；1個(gè)三相區(qū)。以上頁(yè)P(yáng)b－Sn合金系為例。Pb－Sn相圖是以共晶型轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕Y(jié)晶方式的相圖，在靠近組元兩端各有一個(gè)有限固溶的勻晶型結(jié)晶區(qū)域。

Pb與Sn都能形成有限固溶體。其中以Pb為溶劑，Sn為溶質(zhì)形成α固溶體。Sn在Pb中最大溶解度為F點(diǎn)，其錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WSn為19%，而以Sn為溶劑Pb為溶質(zhì)則形成β固溶體。Pb在Sn中最大溶解度為G點(diǎn)，其鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WPb為2.5%。固溶體α與β的液相線相交于E點(diǎn)。E點(diǎn)被稱(chēng)為共晶點(diǎn)。即在183℃，當(dāng)化學(xué)成分中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.9%時(shí)則發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。共晶轉(zhuǎn)變的兩相機(jī)械混合物，稱(chēng)為共晶體，是一種有固定化學(xué)成分(WSn=61.9%)的基本組織。

A點(diǎn)為Pb的熔點(diǎn)(327.5oC)，B點(diǎn)是Sn的熔點(diǎn)(231.9oC)，AEB線是液相線，AFEGB線是固相線，直線段FEG是共晶線，溫度是183oC。此線所對(duì)應(yīng)的合金，除E點(diǎn)成分的液相全部發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變外，其它成分的合金也有部分液體在183oC時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。因?yàn)樗鼈兿冉Y(jié)晶出固溶體α或β后，剩余液體的化學(xué)成分隨溫度下降，沿液相線變化，當(dāng)?shù)?83oC時(shí)，剩余液體的化學(xué)成分也都達(dá)到共晶轉(zhuǎn)變的成分(E點(diǎn)的成分)，于是剩余液體發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變成共晶體。

FC是α固溶體溶解度隨溫度變化曲線，即Sn在Pb中溶解度變化曲線，稱(chēng)α固溶體溶解度曲線。GD是β固溶體溶解度線。在Pb－Sn相圖中，單相區(qū)有三個(gè)，它們是L、α、β；兩相區(qū)也有三個(gè)L十α，L十β，α十β；三相共存區(qū)有一個(gè)，即共晶線FEG。在共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程中L、α、β三相可以同時(shí)存在。二元共晶相圖及合金凝固

2合金的平衡結(jié)晶及其組織（以Pb-Sn相圖為例）（1）Wsn<19％的合金①凝固過(guò)程（冷卻曲線、相變、組織示意圖）。②二次相（次生相）的生成：脫溶轉(zhuǎn)變（二次析出或二次再結(jié)晶）。③室溫組織（α＋βⅡ）及其相對(duì)量計(jì)算。二元包晶相圖及合金凝固

包晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)特定成分的固相和液相生成另一個(gè)特點(diǎn)成分固相的轉(zhuǎn)變。包晶相圖：具有包晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。1相圖分析點(diǎn)、線、區(qū)。

思考題1在純金屬的冷卻曲線上為什么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？2為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性能越好？3如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？鐵碳合金本節(jié)重點(diǎn)：鐵碳合金狀態(tài)圖在鑄造、壓力加工、焊接中的應(yīng)用；本節(jié)難點(diǎn)：鐵碳合金狀態(tài)圖的理解；鐵碳合金由于其資源廣泛、冶煉方便、價(jià)格低廉、性能優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。1538co1394oc912oc室溫δ-Feγ-Feα-Fe體心立方面心立方體心立方鐵碳合金的基本組織鐵素體：碳溶解在α—Fe中的間隙固溶(F）。塑性（δ=45-50%）、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。奧氏體：碳溶解在γ—Fe中的間隙固溶體（A）。塑性好。滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。硬度很高（HBW=800），塑性、韌性幾乎為零。珠光體：是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體（P）。萊氏體：是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體與滲碳體的共晶體（Ld）。硬度高，塑性差。兩種反應(yīng)：1148℃1、共晶反應(yīng)

一定成分的液相在一定的溫度下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的固相的反應(yīng)。L4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c共晶反應(yīng)的產(chǎn)物即萊氏體Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2、共析反應(yīng)一定成分的固相在一定的溫度下同時(shí)析出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的新的固相的反應(yīng)。A2.11%c

727℃F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體P＝F0.02%c+Fe3C6.69%c鐵碳合金狀態(tài)圖分析滲碳體的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線共析點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶線ACD線—液相線AECF線—固相線碳在奧氏體中的最大溶解度A3線Acm

鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義

特性點(diǎn)的符號(hào)溫度t/℃含碳量wc%含義ACDEGPSQ

1538114812271148912727727

室溫04.36.692.1100.020.770.0008純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)碳在奧氏體中的最大溶解度α-Teγ-Te同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在鐵素體中的最大溶解度共析點(diǎn)碳在鐵素體中的溶解度相圖中主要線的含義ACD線—液相線是不同成分鐵碳合金開(kāi)始結(jié)晶的溫度線。AECF線—固相線各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。ECF水平線—共晶線含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在1148℃由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱(chēng)為共晶反應(yīng)。PSK水平線—共析線（A1線）含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到此線時(shí)，在727℃同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱(chēng)為共析反應(yīng)。GS線—（A3線）是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開(kāi)始線。ES線—稱(chēng)Acm線是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)由奧氏體中析出二次滲碳體的開(kāi)始線。典型合金結(jié)晶過(guò)程分析鐵碳合金含碳量為2.11%—6.69%的鐵碳合金。共晶生鐵：

含碳量為4.3%;亞共晶生鐵：含碳量在2.11%—4.3%之間；過(guò)共晶生鐵：含碳量在4.3%—6.69%之間；含碳量小于0.02%的鐵碳合金。工業(yè)純鐵鋼生鐵

含碳量為0.02%—2.11%的鐵碳合金。根據(jù)金相組織的不同，可分為三種。共析鋼：含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.02%—0.77%之間；過(guò)共析鋼：含碳量在0.77%—2.11%之間；鐵碳合金狀態(tài)圖分析

LL+AAA+Fe3CⅡF+AA+Fe3CⅡ+LdP+Fe3CⅡ+L'dP+Fe3CⅡPP+FLdL'dL+Fe3CLd+Fe3CL'd+Fe3CL'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C轉(zhuǎn)變

A—奧氏體P—珠光體F—鐵素體共析鋼和亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析L’d—變態(tài)萊氏體亞共晶、過(guò)共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼（0.38%C)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(0.2-0.7%C用途廣)碳素工具鋼(T8等)合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼不銹鋼耐熱鋼

耐磨鋼其它量具鋼模具鋼刃具鋼軸承鋼彈簧鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（<1.5%C)16Mn、20Cr9Cr2、CrWMn2Cr13、1Cr18Ni91.6工業(yè)用鋼分類(lèi)及選材熱處理普通熱處理表面熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理滲碳滲氮碳氮共滲加熱保溫冷卻臨界溫度熱處理工藝曲線T℃其它熱處理形變真空激光1.7鋼的熱處理1.7.1退火和正火退火：

將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。目的：降低硬度，便于機(jī)加工。細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性。消除應(yīng)力。應(yīng)用：鑄件、鍛件、焊接及其它毛坯的熱處理。

1、完全退火：將亞共析鋼加熱到Ac3線以上30—50℃，保溫后緩慢冷卻.2、球化退火:

將過(guò)共析鋼加熱到Ac1線以上20—30℃，保溫后緩慢冷卻.3、低溫退火:

將鋼加熱到Ac1線以下，保溫后緩慢冷卻.

再結(jié)晶退火：消除沖壓件冷變形所產(chǎn)生的加工硬化（再結(jié)晶溫度以上150—250℃），降低硬度，恢復(fù)塑性。應(yīng)用：（1）取代部分完全退火；（2）用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理；（3）用于過(guò)共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化處理