重庆大学工程材料第四章二元合金相图及应用

《重庆大学工程材料第四章二元合金相图及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章二元合金相图及应用学习要求掌握相图、杠杆原理、枝晶偏析、共晶合金、次生相、组织组成物、碳钢、共析钢、铸铁、共晶白口铸铁、铁素体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、珠光体、二次渗碳体等基本概念。熟悉几种基本的二元合金相图，并掌握典型合金的平衡结晶过程。重点掌握铁碳合金相图及其分析方法，碳钢的平衡结晶过程、碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响。重要概念相图描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的一种图解。状态指系统中的各相的凝聚状态、相的类型等。相变合金中的相从一种类型转变为另一种类型的过程。相图的作用利用

2、相图，可以了解不同成分的材料在不同条件下：①存在哪些相；②各相的相对量；③成分、温度变化时材料中发生的相变。§1二元相图的建立热分析法（以Cu－Ni合金为例）1、配制一系列不同成分的Cu－Ni合金；例如：100%Cu、80%Cu－20%Ni、60%Cu－40%Ni、40%Cu－60%Ni、20%Cu－80%Ni、100%Ni等6个合金。2、分别测定上述合金的冷却曲线；3、在冷却曲线上找出合金的各个临界点；临界点指合金在冷却时凝固开始和凝固终了的温度点。4、将各临界点标在相图的坐标平面上；二元相图的坐标

3、平面，其纵座标为温度，横座标为成分。5、在相图平面上将性质相同的临界点分别连接起来，即建立起相图。§1二元相图的建立CuNi20406080wNi(%)时间温度wNi=100%wNi=80%wNi=60%wNi=40%wNi=20%Cu-Ni二元合金相图的建立wCu=100%§1二元相图的建立CuNi20406080wNi(%)液相线固相线ABLL＋结晶过程两个方面的变化：①L相和相的成分分别沿着液相线和固相线变化；②L相和相的相对量不断变化。Cu-Ni合金相图合金结晶开始的温度连线合金结晶终

4、了的温度连线一、匀晶相图§2二元相图的基本类型杠杆定律：杠杆定律用于二元合金处于两相平衡时，两个相的相对量的计算。LL＋xx1x2x1xx2CuNiT枝晶偏析：实际生产时，合金的结晶过程是非平衡的。所谓偏析是指固溶体在结晶过程中先结晶的部分与后结晶的部分存在成分差异的现象。晶内偏析就是发生在一个晶粒内的成分不均匀现象。§1二元相图的基本类型Cu－Ni合金铸态（枝晶偏析）Cu－Ni合金退火态§2二元相图的基本类型二、二元共晶相图共晶反应（转变）：从液相中同时结晶出两种不同的固相的反应（转变）。L→

5、＋共晶相图：两组元在液态无限互溶、固态有限互溶或完全不互溶，冷却时发生共晶反应的相图。具有共晶相图的二元合金系：Pb－Sn、Al－Ag、Al－Si、Pb－Bi等。以下以Pb－Sn合金为例对相图进行分析。§2二元相图的基本类型合金①分析：结晶过程：L→L+α→α→α+βⅡ；室温时的相：α+β；室温时的组织：α初晶+βⅡ；杠杆原理应用：合金②分析：结晶过程：L→（α+β）；室温时的相：α+β；室温时的组织：（α+β）；杠杆原理应用：§2二元相图的基本类型合金③分析：结晶过程：L→L+α→α+（α+β）→

6、α初晶+βⅡ+（α共晶+β共晶）；室温时的相：α+β；室温时的组织：α初晶+βⅡ+（α共晶+β共晶）；杠杆原理应用：共晶温度组织§2二元相图的基本类型室温相室温组织PbSn20406080wSn(%)ABL＋L＋L＋MNFGE123412123123Pb-Sn合金相图①②③④§2二元相图的基本类型PbSn20406080wSn(%)ABL＋L＋L＋(＋)＋IIMNFGE按组织组成物填写的Pb-Sn合金相图(＋)＋(＋)＋II＋II＋II§1二元相图的基本

7、类型三、二元包晶相图包晶反应（转变）：已从液相中结晶出的固相与液相作用，生成一种新的固相的反应。L＋→包晶相图：两组元在液态无限互溶、固态有限互溶或完全不互溶，冷却时发生包晶反应的相图。具有包晶反应的二元合金系：Pt－Ag、Sn－Sb、Cu－Sn、Cu－Zn等。以下以Pt－Ag合金为例对相图进行分析。§2二元相图的基本类型PtAg20406080wAg(%)ABL＋L＋L＋ED12312123PCF453Pt-Ag合金相图①②③§2二元相图的基本类型MgSi20406080wAg(%)

8、ABL+MgLEDCFPMNQMg2SiL+Mg2SiL+SiMg+Mg2SiMg2Si+SiL+Mg2SiMg-Si合金相图四、形成稳定化合物的二元相图稳定化合物：具有一定熔点、在熔点以下保持其固有结构而不发生分解的化合物。形成稳定化合物的二元合金系：Mg－Si、Mn－Si、Fe－P、Cu－Sb等。§1二元相图的基本类型共析反应（转变）：一定成分的固相，在一定温度下，同时析出两种化学成分和结构完全不同的新的固相的反应（转变）。→1＋2共析相图与共