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《鋼鐵材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、鋼鐵材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系摘要鋼鐵材料是目前工業(yè)使用量最大的金屬材料，材料中不同的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)可以造成不同的材料性能，通過改變其組織結(jié)構(gòu)，可以獲得材料不同的性能。因此，研究材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系就更加有意義。Fe-C合金中的微觀結(jié)構(gòu)有奧氏體，珠光體、馬氏體、貝氏體等幾種，本文就簡單介紹了奧氏體、珠光體、馬氏體的微觀組織結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的性能。關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)與性能，奧氏體，馬氏體，貝氏體AbstractThesteelmaterialisthethelargestmetalcurrentindustrialusematerial,thedifferent
2、internalmicrostructureofmaterialcanresultinthedifferentmaterialproperties,andthroughchangingtheirmicrostructure,wecanobtainmaterialsofdifferentproperties.Therefore,theresearchoftherelationshipbetweenstructureandperformanceofmaterialisevenmoremeaningful.microstructureofFe-Call
3、oyaustenitemainlycontainspearlite,martensite,bainiteandsoon.Thisarticlebrieflydescribestheaustenite,pearlite,martensitemicrostructureanditsrelatedproperties.Keywordsstructureandproperty,austenite,pearlite,martensite1前言人類文明發(fā)展的歷史從某種程度上說就是不斷制造和使用新材料的歷史。按材料特點(diǎn)來劃分人類歷史的發(fā)展階段，可分為：石器時(shí)代
4、、鐵器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鋼鐵時(shí)代和新材料時(shí)代。從中可以看出，金屬材料在人類文明的發(fā)展史中起著重要作用。圖1隨著金屬材料應(yīng)用的發(fā)展和研究工作的不斷深入，人們注意到，材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)、性能這四個(gè)基本要素對(duì)材料有著重要的影響，四個(gè)要素之間相互聯(lián)系、互相影響，可以組成一個(gè)材料研究的四面體（如圖1）。不同化學(xué)成分的材料，經(jīng)過各種制備和加工工藝，獲得不同的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，可以在很大程度上決定材料的性能。然而，在許多情況下，出去經(jīng)濟(jì)性、可獲得性、可靠性等方面的考慮，材料的選材范圍十分有限。如何在材料成分基本固定的情況下，有效地提高性能成為材料科學(xué)與工程
5、的一個(gè)重要研究方向。其中一個(gè)重要的方法就是改變材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。在溫度和壓力等外部環(huán)境改變時(shí)，材料內(nèi)部的原子排列方式、有序程度、局部化學(xué)成分等組織結(jié)構(gòu)的變化，成為相變，相變過程直接影響材料的力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)性能。迄今為止，改變材料組織結(jié)構(gòu)是改變金屬材料性能的重要方法之一。以目前工業(yè)使用量最大的金屬材料-鋼鐵為例，通過改變其組織結(jié)構(gòu)，可以使強(qiáng)度提高或降低幾倍。這樣可以根據(jù)需要使鋼鐵材料變軟以便于冷熱加工成形，加工后進(jìn)行熱處理，可以安全長期使用。因此，研究材料組織和性能的關(guān)系就變得十分有意義了。Fe-C合金中的微觀結(jié)構(gòu)有奧氏體，珠光體、馬氏體、貝
6、氏體等，不同的結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生了相應(yīng)的材料性能。本文就簡單分析了Fe-C合金中的幾種微觀組織結(jié)構(gòu)及其對(duì)材料性能所帶來的影響。2奧氏體微觀結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)2.1奧氏體晶體結(jié)構(gòu)奧氏體是碳在面心立方結(jié)構(gòu)的鐵(γ-Fe)中形成的固溶體，以γ（或A）表示。奧氏體的組織形態(tài)與原始組織、加熱速度、加熱轉(zhuǎn)變的程度有關(guān)。通常情況下為多邊形的等軸晶粒（圖2），晶粒內(nèi)部往往存在孿晶。經(jīng)過X射線衍射證明，奧氏體中碳原子位于γ-Fe的八面體間隙中，即面心立方點(diǎn)陣晶胞的中心或棱邊的中心，如圖3所示。圖2圖3按照γ-Fe中所有八面體間隙都被碳原子填滿來計(jì)算，奧氏體中的最大含碳量應(yīng)為20
7、%，但實(shí)際上由于碳原子進(jìn)入間隙后會(huì)一起點(diǎn)陣畸變，使碳原子不能像圖3所示那樣填滿每一個(gè)間隙，實(shí)際測(cè)得的奧氏體最大含碳量為2.11%（1148oC）。根據(jù)奧氏體中的最大含碳量計(jì)算，大約2—3個(gè)γ-Fe晶胞中才含有一個(gè)C原子。γ-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)為3.64A，C原子的存在使奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)增大。合金元素如Mn,Si,Cr,Ni等能夠置換γ-Fe中的Fe原子而形成置換固溶體。置換原子的存在也會(huì)引起點(diǎn)陣常數(shù)的改變，使晶格產(chǎn)生畸變。點(diǎn)陣常數(shù)改變的大小和晶格畸變的程度取決于C原子的數(shù)量、合金元素原子半徑發(fā)Fe原子半徑的差異及它們的含量。2.2奧氏體的性能奧氏體是碳
8、鋼中的高溫穩(wěn)定相，當(dāng)加入適量的合金元素時(shí)，可使奧氏體在室溫成為穩(wěn)定相。因此，奧氏體可以是鋼在使用時(shí)的一種組織狀態(tài)，在奧氏體狀態(tài)使用的鋼稱
