第4章 二元合金相图ppt课件.ppt

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1、二元合金相图第4章14.1二元合金相图的建立4.2二元合金相图的基本类型4.2.1匀晶相图4.2.2共晶相图4.2.3包晶相图及其它类型相图4.3相图与合金性能之间的关系4.4铁碳合金相图4.4.1铁碳合金的基本组织4.4.2铁碳合金相图4.4.3铁碳合金成分、组织与性能的关系4.4.4Fe-Fe3C相图的应用教学内容2§4.1二元合金相图的建立组元：组成合金的独立的最基本的单元。一般是一种元素（如Pb-Sn合金中的Pb和Sn）或一种稳定的化合物（如Fe3C）。合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金（如Pb-Sn系，Fe-Fe3C系）。相图：用来表示合金系中

2、各个合金的结晶过程的简明图。§4.1.1名词涵义3相图上所表示的组织都是在非常缓慢冷却的条件下获得的，都是接近平衡状态的组织，也称为状态图或平衡图。相图是表示在平衡状态下合金的相或组织与温度、成分的关系图。Cu-Ni相图相图的意义：分析合金组织的重要参考资料；制定热加工工艺的重要依据。Cu-Sn相图4相图用纵坐标表示温度变化，横坐标表示成分变化。一般采用热分析法。原理是凝固时释放凝固潜热。§4.1.2相图的建立热分析法5名称A金属B金属晶格类型bccbcc熔点高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%……..……..…….合金920%80%合金1010%90%合金110

3、%100%6时间温度90705030AB温度AB温度7以Cu-Ni合金为例，说明热分析法建立相图的步骤：1）配制不同成分的Cu-Ni合金。2）将合金熔化后，测定它们的冷却曲线，并找出曲线上临界点（即转折点和停歇点）。3）将上述数据引入相应成分的温度-成分坐标图中。4）将物理意义相同的临界点连成曲线，即得Cu-Ni合金相图。8Ⅰ：纯铜Ⅱ：75%Cu+25%NiⅢ：50%Cu+50%NiⅣ：25%Cu+75%NiⅤ：纯Ni金属和合金在冷却到该温度时发生了冷却速度的突然改变。【原因】金属和合金在结晶（相变）时有结晶潜热释放，抵消了部分或全部热量的散失。结晶开始结晶终了91.相图分析Cu-Ni

4、合金匀晶相图点：A，B线：液相线固相线区：LαL+α§4.2二元合金相图的基本类型§4.2.1匀晶相图定义：两组元在液、固两相下均能无限互溶，结晶时只结晶出单相固溶体组织的合金相图。102.合金的结晶过程以Ⅰ点成分的Cu-Ni合金（Ni的质量分数为40%）为例分析结晶过程。☆在不同温度下刚刚结晶出来的固相的化学成分是不相同的，其变化规律是沿着固相线变化。与此同时剩余液相的化学成分也相应地沿着液相线变化。匀晶转变的平衡结晶过程：L→L+α→α11匀晶结晶特点：①固溶体结晶是在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。②在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni含量）是确定的。③先结晶出的

5、固溶体和后结晶出的固溶体成分不同。平衡结晶条件下，可通过原子扩散使成分均匀化，最终获得与原合金成分相同的单相α固溶体。④与纯金属一样，α固溶体从液相中结晶出来的过程中，包括有生核与长大两个过程，但固溶体更趋向于树枝状长大。123.杠杆定律在两相区结晶过程中，两相的成分和相对量都在不断变化。杠杆定律就是确定两相区内平衡相的成分和相对重量的重要工具。杠杆定律可以计算匀晶相图中两相区中两平衡相的相对质量，也可以计算其它类型二元合金相图两相区中两平衡相的相对质量。13匀晶相图合金的结晶过程QLQa14QL×ab=Qa×bc杠杆定律杠杆的两个端点为给定温度时两相的成分点，而支点为合金的成分点。杠

6、杆定律与力学比喻QLQa15【证明】Q合金，其中Ni含量b%；T1温度时，L相中Ni质量分数a%，a相中Ni质量分数c%。Q0×b%=QL×a%+Qa×c%又因为Q0=QL+Qa所以（QL+Qa）×b%=QL×a%+Qa×c%Q0合金总质量，QL液相质量，Qa固相质量。16由杠杆定律可算出T1时液相和固相在合金中质量分数：运用杠杆定律时注意，它只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态下使用。杠杆定律的应用：①确定某一温度下两平衡相的成分；②确定某一温度下两平衡相的相对量。17实际金属的结晶主要以树枝状长大：这是由于当冷却速度较大，特别是存在有杂质时，晶体与液体界面的温度会高于近处液体

7、的温度，形成负温度梯度，且晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴……，树枝间最后被填充。4.非平衡结晶与枝晶偏析18固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现象称为枝晶偏析。消除枝晶偏析的方法采用扩散退火（或均匀化退火）。性能不均匀成分不均匀组织