《材料的凝固与结晶ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料的凝固与结晶ppt课件（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 资料的凝固与相图资料的凝固与相图工程资料学工程资料学 纯金属的结晶 合金的相构造 合金的结晶与相图 第一节第一节 纯金属的结晶纯金属的结晶 ( Crystal of Simple Metal )凝固与结晶的概念凝固与结晶的概念结晶的景象与规律结晶的景象与规律同素异晶同素异晶( (构构) )转变转变 一、一、 凝固与结晶的概念凝固与结晶的概念1.凝固凝固 ( coagulation ) 物质由液态转变成固态的过程。物质由液态转变成固态的过程。凝结蒸发凝结蒸发 凝固熔化凝固熔化 凝华升凝华升华华2.结晶结晶 ( crystal ) *晶体物质由液态转变成固态的过程。晶体物质由液态转变成固态的过程
2、。 * *物质中的原子由近程有序陈列向远物质中的原子由近程有序陈列向远 程有序陈列的过程。程有序陈列的过程。意义：资料中运用较广泛的有金属资意义：资料中运用较广泛的有金属资料，金属资料绝大多数用冶炼来方法料，金属资料绝大多数用冶炼来方法消费出来，即首先得到的是液态，经消费出来，即首先得到的是液态，经过冷却后才得到固态，固态下资料的过冷却后才得到固态，固态下资料的组织构造与从液态转变为固态的过程组织构造与从液态转变为固态的过程有关，从而也影响资料的性能。有关，从而也影响资料的性能。3 3 凝固形状的影响要素凝固形状的影响要素1.1.物质的本质：原子以那种方式结合使系统吉布斯自物质的本质：原子以那
3、种方式结合使系统吉布斯自在能更低。温度高时原子活动才干强陈列紊乱能量在能更低。温度高时原子活动才干强陈列紊乱能量低，而低温下按特定方式陈列结合能高可降低其总低，而低温下按特定方式陈列结合能高可降低其总能量。这是热力学的根本原那么。能量。这是热力学的根本原那么。2.2.熔融液体的粘度：粘度表征流体中发生相对运动的熔融液体的粘度：粘度表征流体中发生相对运动的阻力，随温度降低，粘度不断添加，在到达结晶转阻力，随温度降低，粘度不断添加，在到达结晶转变温度前，粘度添加到能阻止在重力作用物质发生变温度前，粘度添加到能阻止在重力作用物质发生流动时，即可以坚持固定的外形，这时物质曾经凝流动时，即可以坚持固定的
4、外形，这时物质曾经凝固，不能发生结晶。例如玻璃、高分子资料。固，不能发生结晶。例如玻璃、高分子资料。3.3.熔融液体的冷却速度：冷却速度快，到达结晶温度熔融液体的冷却速度：冷却速度快，到达结晶温度原子来不及重新陈列就降到更低温度，最终到室温原子来不及重新陈列就降到更低温度，最终到室温时难以重组合成晶体，可以将无规那么陈列固定下时难以重组合成晶体，可以将无规那么陈列固定下来。金属资料需求到达来。金属资料需求到达106/s106/s才干获得非晶态。才干获得非晶态。4.4. 在普通消费过程的冷却条件下，金属资在普通消费过程的冷却条件下，金属资料凝固为晶体，这时的凝固过程也是结晶过程。料凝固为晶体，这
5、时的凝固过程也是结晶过程。 二、二、 结晶的景象与规律结晶的景象与规律( (一一. .结晶的普经过程结晶的普经过程微小微小晶核晶核长大长大晶体晶体液态构造液态构造由由X射线衍射对金属的径向分布密度函数射线衍射对金属的径向分布密度函数的测定阐明的测定阐明.液体中原子间的平均间隔比固体中略大；液体中原子间的平均间隔比固体中略大；液体中原子的配位数比密排构造晶体的液体中原子的配位数比密排构造晶体的配位数减小，通常在配位数减小，通常在811的范围内。的范围内。上述两点均导致熔化时体积略为添加，上述两点均导致熔化时体积略为添加，但对非密排构造的晶体如但对非密排构造的晶体如 Sb，Bi，Ga，Ge等，那么
6、液态时配全数反而增大，等，那么液态时配全数反而增大，故熔化时体积略为收缩。故熔化时体积略为收缩。除此以外，液态构造的最重要特征是原除此以外，液态构造的最重要特征是原子陈列为长程无序，短程有序子陈列为长程无序，短程有序并且短程有序原子集团不是固定不变的，并且短程有序原子集团不是固定不变的，它是一种此消彼长，瞬息万变，尺寸不它是一种此消彼长，瞬息万变，尺寸不稳定的构造，这种景象称为构造起伏，稳定的构造，这种景象称为构造起伏，这有别于晶体的长程有序的稳定构造。这有别于晶体的长程有序的稳定构造。固态构造原子间的平均间隔比液体中略小；密排六方晶体的原子配位数比液体大原子陈列为长程有序，短程有序并且长程有
7、序原子集团根本固定不变结晶的过程液体中构成中心中心长大To(二二.结晶的过冷景象结晶的过冷景象1.纯金属结晶时的冷却曲线纯金属结晶时的冷却曲线时间温度实际冷却曲线实际冷却曲线实践冷却曲线实践冷却曲线Tn结晶平台结晶平台(是由结晶潜热导致是由结晶潜热导致)2. 过冷景象与过冷度过冷景象与过冷度过冷景象过冷景象 ( supercooling )过冷度过冷度 ( degree of supercooling ) T = T0 Tn过冷是结晶的必要条件。过冷是结晶的必要条件。 (三三. 结晶的能量条件及构造条件结晶的能量条件及构造条件1.金属结晶的能量条件金属结晶的能量条件: G = U S T G
8、物体的自在能物体的自在能 U 物体的内能物体的内能 S 熵熵 T 温度温度 K G / T = See-FTTGTnToTL液相液相固相固相2.金属结晶的构造条件金属结晶的构造条件近程有序构造近程有序构造构造起伏构造起伏结晶结晶远程有序构造远程有序构造( (四四. .结晶的普通规律结晶的普通规律形核形核长大长大( (四四. .结晶的普通规律结晶的普通规律: :形核、长大。形核、长大。1.晶核的构成晶核的构成在一定的过冷度下在一定的过冷度下, ,当当G G体体GG表时表时, ,晶核晶核就构成。就构成。晶核构成的方式晶核构成的方式: : * *自发形核自发形核 T = 200( T = 200(纯
9、真液体、纯真液体、均匀形核均匀形核) ) * *非自发形核非自发形核 T = 20 T = 20依靠未熔依靠未熔质点形核质点形核 液态金属中总是存在不稳定液态金属中总是存在不稳定的规那么陈列的微小原子集团，称为相的规那么陈列的微小原子集团，称为相起伏。过冷液相中的相起伏称为晶胚。起伏。过冷液相中的相起伏称为晶胚。 过冷度足够大时，一些晶胚转为稳过冷度足够大时，一些晶胚转为稳定的晶核，不再融化，结晶开场。定的晶核，不再融化，结晶开场。 过冷度越大，晶核就越多，形核率过冷度越大，晶核就越多，形核率越大，形核越快。越大，形核越快。 2.晶核的长大方式晶核的长大方式树枝状树枝状2.晶核的长大方式晶核的
10、长大方式树枝状树枝状金金属属的的树树枝枝晶晶金金属属的的树树枝枝晶晶金金属属的的树树枝枝晶晶冰冰的的树树枝枝晶晶3.影响晶核的形核率和影响晶核的形核率和 晶体长大率的要素晶体长大率的要素v过冷度的影响过冷度的影响v未熔杂质的影响未熔杂质的影响4 4、晶粒大小的概念、晶粒大小的概念 晶粒的尺寸指统计描画晶粒的大小，各晶粒的大晶粒的尺寸指统计描画晶粒的大小，各晶粒的大小和外形并不全一样，这就是统计的含义，有多种来小和外形并不全一样，这就是统计的含义，有多种来计量，例如单位体积内的晶粒个数。在消费中用晶粒计量，例如单位体积内的晶粒个数。在消费中用晶粒度，测定方法是在放大度，测定方法是在放大10010
11、0倍下察看和规范的进展对比倍下察看和规范的进展对比评级，评级，1818级级( (有更高的有更高的) )，级别高的晶粒细。级别的，级别高的晶粒细。级别的定义为在放大定义为在放大100100下，每平方英寸内下，每平方英寸内1 1个晶粒时为一级，个晶粒时为一级，数量添加数量添加 倍提高一级。用于计算的定量描画还用平倍提高一级。用于计算的定量描画还用平均截线长来表示。均截线长来表示。 1)过冷度的影响过冷度的影响在普通工业条件下，急冷， T增大，N、G值增大，晶粒(crystal grain)越细，性能越好；缓冷，N、G值 减小，晶粒越粗，性能越差。1)过冷度的影响过冷度的影响2)未熔杂质的影响未熔杂
12、质的影响* *自发形核自发形核 T = 200 T = 200* *非自发形核非自发形核 T = 20 T = 20( (五五. .细化晶粒的途径细化晶粒的途径v细化晶粒的途径细化晶粒的途径V V冷冷TTN N晶粒细小晶粒细小v蜕变处置蜕变处置v机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。晶粒度即晶粒大小，普通情况下，晶粒愈小，那么金属的强度、塑性、韧性愈好，因此工程上细化晶粒是提高金属机械性能的最重要的途径之一凝固体的构造凝固体的构造表层等轴细晶区表层等轴细晶区 晶粒细小，取向随机，尺晶粒细小，取向随机，尺寸等轴，由于浇铸时锭模温度低，大的过寸等轴，由于浇铸时锭模温度
13、低，大的过冷度加上模壁和涂料协助形核，大的形核冷度加上模壁和涂料协助形核，大的形核率使与锭模接触的表层得到等轴细晶区。率使与锭模接触的表层得到等轴细晶区。柱状晶区柱状晶区 随模具温度的升高，只能随锭模随模具温度的升高，只能随锭模的散热而降低温度，形核困难，只需表层的散热而降低温度，形核困难，只需表层晶粒向内生长，不同晶向的生长速度不一晶粒向内生长，不同晶向的生长速度不一样，那些较生长有利的部分晶粒同时向内样，那些较生长有利的部分晶粒同时向内长大，掩盖了大量的晶粒，构成了较粗且长大，掩盖了大量的晶粒，构成了较粗且方向根本一样的长形晶粒区。方向根本一样的长形晶粒区。中心等轴晶区中心等轴晶区 凝固的
14、进展后期，周围散热凝固的进展后期，周围散热和液体的对流，中心的温度到达均匀，降和液体的对流，中心的温度到达均匀，降到凝固店以下后，表层晶粒的沉降、生长到凝固店以下后，表层晶粒的沉降、生长中碎断晶枝的冲入可作为中心，且可向周中碎断晶枝的冲入可作为中心，且可向周围均匀生长，构成等轴晶。晶核数量的有围均匀生长，构成等轴晶。晶核数量的有限，该区间的晶粒通常较粗大限，该区间的晶粒通常较粗大纯铁的同素异晶纯铁的同素异晶( allomorph )转变转变反响式反响式:三三 金属的同素异晶转变金属的同素异晶转变4 C912 Cbccfccbcc - Fe - Fe - Fe 纯铁的冷却曲线纯铁的冷却曲线415
15、3410006008001200温度时间16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe第二节第二节 合金的相构造合金的相构造( Phase Structure of Alloy )v根本概念根本概念v合金在固态下的相构造及性能合金在固态下的相构造及性能一一 根本概念根本概念合金合金 ( alloy ) 一种金属元素与假设干种其一种金属元素与假设干种其它种元素结合成的具有金属特它种元素结合成的具有金属特 性的物质。性的物质。组元组元 ( 元元 ) ( element ) 组成合金的根本物组成合金的根本物质，可以是元素，也可以是化合物。质，可以是元素
16、，也可以是化合物。相相 ( phase ) 合金中化学成分、晶体构造一合金中化学成分、晶体构造一样，且以界面相互分开的组样，且以界面相互分开的组 成部分。成部分。显微组织显微组织 ( microscopic structure ) 二二 合金在固态下的相构造及性能合金在固态下的相构造及性能固溶体固溶体 (solid solution )合金中各组元在固态合金中各组元在固态相互溶解构成的晶格与某组元一样的新相。该相互溶解构成的晶格与某组元一样的新相。该组元称溶剂，其它称溶质。组元称溶剂，其它称溶质。金属化合物金属化合物 ( metallic compound ) 合金中各组元在固态相互溶解构成的
17、一种合金中各组元在固态相互溶解构成的一种晶格类型和性能完全不同于原来任一组元一样晶格类型和性能完全不同于原来任一组元一样的新固相称为金属化合物。的新固相称为金属化合物。机械混合物机械混合物 ( mechanical impurity )( (一一. .固溶体固溶体 ( solid solution ( solid solution ) ) 溶剂溶剂A + A + 溶质溶质B = CB = C bcc fcc bcc fcc bccbcc例如例如: Fe + C = F ( 铁素体铁素体 ) 体心体心 六方六方 体心体心 浓度：浓度： 溶质原子溶入固溶体溶质原子溶入固溶体 中的量。中的量。 溶解
18、度：一定温度下的最大浓度，也称固溶度。溶解度：一定温度下的最大浓度，也称固溶度。v固溶体的构造特点固溶体的构造特点 铁素体的晶体构造铁素体的晶体构造一一) )固溶体的主要类型及构成条件固溶体的主要类型及构成条件1.置换固溶体置换固溶体 ( substitution solid solution ) * 构成特征构成特征: R溶剂溶剂 R溶质溶质 例如例如: Au - Cu: Au - Cu 置换固溶体构造表示图置换固溶体构造表示图置换固溶体的分类置换固溶体的分类v无限固溶体无限固溶体v有限固溶体有限固溶体v无序固溶体无序固溶体v有序固溶体有序固溶体 有序固溶体构造表示图有序固溶体构造表示图Cu
19、3AuCuAu2.间隙固溶体间隙固溶体 ( interstitial solid solution ) * * 构成的特征构成的特征: : R R溶质溶质 / R / R溶剂溶剂 0.59 0.59 例如例如: Fe - C: Fe - C 间隙固溶体构造表示图间隙固溶体构造表示图二二) )固溶体的性能固溶体的性能 v固溶强化固溶强化 ( solution strength )v 经过构成固熔体而使强度、硬度添加的景象经过构成固熔体而使强度、硬度添加的景象v晶格畸变晶格畸变 ( distortion of lattice ) 溶质原子对晶格畸变影响表示图溶质原子对晶格畸变影响表示图 预习：第二
20、节预习：第二节 合金的相构造合金的相构造二、合金在固态下的相构造及性二、合金在固态下的相构造及性能能固溶体固溶体 (solid solution )合金中各组元在固态合金中各组元在固态相互溶解构成的晶格与某组元一样的新相。该相互溶解构成的晶格与某组元一样的新相。该组元称溶剂，其它称溶质。组元称溶剂，其它称溶质。 类型：置换固溶体，间隙固溶体类型：置换固溶体，间隙固溶体 性能：固溶强化性能：固溶强化 晶格畸变晶格畸变 金属化合物金属化合物 ( metallic compound ) 合金中各组元在固态相互溶解构成的一种合金中各组元在固态相互溶解构成的一种晶格类型和性能完全不同于原来任一组元一样晶
21、格类型和性能完全不同于原来任一组元一样的新固相称为金属化合物。的新固相称为金属化合物。机械混合物机械混合物 ( mechanical impurity )(二二.金属化合物金属化合物 ( intermetallic compound )溶剂溶剂A + A + 溶质溶质B = CB = C bcc fcc bcc fcc cph cph 例如例如: 3Fe + C = Fe3C 体心体心 六方六方 复杂构造复杂构造v金属化合物的构造特点金属化合物的构造特点具有原子整数倍关系具有原子整数倍关系金属特性：金属键，离子键、共价键金属特性：金属键，离子键、共价键 渗碳体渗碳体( Fe3C )晶格构造表示
22、图晶格构造表示图一一) 金属化合物的主要类型金属化合物的主要类型1.正常价化合物正常价化合物( normal compounds )正常价化合物：正常价化合物： 由元素周期表中电负由元素周期表中电负性相差较大或相距较远的元素组成，性相差较大或相距较远的元素组成，符合化合价规律，如：符合化合价规律，如： Mg2Si, ZnS,2.电子价化合物电子价化合物 ( electron compounds ) ：普通不符合化合价：普通不符合化合价规律，规律， 其晶体构造由电子浓度价其晶体构造由电子浓度价电子总数与原子总数之比决议，如电子总数与原子总数之比决议，如下表下表3.间隙化合物间隙化合物 ( int
23、erstitial compounds )3.间隙化合物间隙化合物 ( interstitial compounds )由过渡族金属元素原子半径较大与非金属元素原由过渡族金属元素原子半径较大与非金属元素原子半径较小组成，非金属原子子半径较小组成，非金属原子C、N、B等处于等处于晶格间隙中。晶格间隙中。 间隙化合物的晶体构造不同于任一组间隙化合物的晶体构造不同于任一组元，如：元，如：VC (fcc 构造构造) Fe 3C (复杂晶格复杂晶格)二二) 金属化合物的主要性能金属化合物的主要性能具有一定程度的金属性质。具有一定程度的金属性质。较高的熔点。较高的熔点。硬度较高。硬度较高。脆性高。脆性高。
24、 特殊的物理、化学特殊的物理、化学(电、磁、光、电、磁、光、声等声等)性能，性能， 功能资料中的运用功能资料中的运用 第三节第三节 二元合金相图的建立二元合金相图的建立 与结晶过程分析与结晶过程分析一一.根底知识根底知识 1.合金系合金系 ( alloy series ) 2.平衡组织平衡组织 ( statenchyma ) 3.相图相图 ( phase diagram ) 阐明合金系中不同成分合金阐明合金系中不同成分合金在极缓慢加热、冷却过程中的不在极缓慢加热、冷却过程中的不同温度时，由哪些相构成以及这同温度时，由哪些相构成以及这些相之间的平衡关系的图形。些相之间的平衡关系的图形。相图的用途
25、相图的用途由资料的成分和温度预知平衡相；由资料的成分和温度预知平衡相；资料的成分一定而温度发生变化时资料的成分一定而温度发生变化时其他平衡相变化的规律；其他平衡相变化的规律；估算平衡相的数量。估算平衡相的数量。预测资料的组织和性能预测资料的组织和性能相图的建立热相图的建立热 分分 析析 法法配制系列成分的合金以Cu-Ni合金为例测定上述合金的冷却曲线找出冷却曲线上的转机点，即合金的临界点将各临界点标在以温度为纵坐标，以成分为横坐标的图中，将同类临界点衔接起来即可得到合金相图相图建立用实验方法测绘，如相图建立用实验方法测绘，如Cu Ni合金系：合金系：液相线 abc 以上为液相区，固相线abc以
26、下为固态区，中间固液两相共存区。以上相图是在无限缓慢冷却条件下获得结晶形状，故又称为平衡相图abab : 液相线液相线ab : 固相线固相线LL + SSL : 液相区液相区S : 固相区固相区L+S:液固共存区液固共存区AB温度TLTSTnbac杠杆定理杠杆定理QS=(bcab) 100% QL=(acab) 100% QS + QL = 1a QS + b QL = cABabLS温度QLQs三、相图分析三、相图分析1.匀晶相图匀晶相图 固溶体资料冷却时组织固溶体资料冷却时组织转变转变1 1点以上液体冷却点以上液体冷却1 1点开场凝固，固体成分点开场凝固，固体成分在对应固相线处在对应固相线
27、处1 12 2之间，温度下降，之间，温度下降，液体数量减少，固体液体数量减少，固体数量添加，成分沿液数量添加，成分沿液相线和固相线变化，相线和固相线变化，到到2 2点，液体数量为点，液体数量为0 0，固体成分回到合金原固体成分回到合金原始成分，凝固完成始成分，凝固完成2 2点以下固体冷却，无组点以下固体冷却，无组织变化织变化1.1.与纯金属凝固一样由形与纯金属凝固一样由形核和长大来完成结晶过核和长大来完成结晶过程，实践进展在一定的程，实践进展在一定的过冷度下。过冷度下。2.2.凝固在一温度范围内进凝固在一温度范围内进展。只需在温度不断下展。只需在温度不断下将时固体量才添加，温将时固体量才添加，
28、温度不变，液固数量维持度不变，液固数量维持平衡不变。平衡不变。3.3.凝固过程中液体和固体凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。的成分在不断变化。假设冷却速度较快，液体和固体成分来不及均匀，除晶粒细小外，固体中的假设冷却速度较快，液体和固体成分来不及均匀，除晶粒细小外，固体中的成分会出现不均匀，树枝晶中成分也不均匀，产生晶内偏析；成分会出现不均匀，树枝晶中成分也不均匀，产生晶内偏析；冷却慢了会出现区域偏析。工程中采用先快冷，再在固态较高温度下让成分冷却慢了会出现区域偏析。工程中采用先快冷，再在固态较高温度下让成分均匀。均匀。2 2 共晶相图共晶相图两组元在液态中无限互溶，在固态时有限互溶且发生
29、共晶反响(eutectic reaction)的一种相图，如Pb-Sn、Ag-Cu、Al-Si等两组元在液态中无限互溶，在固态时有限互溶且发生共晶反响(eutectic reaction)的一种相图，如Pb-Sn、Ag-Cu、Al-Si等相图分析点：A、 B、E共晶点：该点成分的液相将发生共晶反响 线：AEB液相线， AMENB 固相线MFSn在中的溶解度曲线NGPb在中的溶解度曲线MEN共晶线，成分在该线范围内的合金冷却到该线以下时将发生共晶反响 LE M+N 共晶相图共晶相图1。相图简介：。相图简介： 共晶线：一条程度线共晶线：一条程度线 MEN。LE M+N相区：相区：单相区：单相区：L
30、, , 双相区：双相区：L + ， L + ， + 三相区：三相区： L + + 二元相图中的三相二元相图中的三相区都是程度线。区都是程度线。 2。共晶转变。共晶转变 恒温下，由一定成分的液一样时结晶出两种成分一定的固相恒温下，由一定成分的液一样时结晶出两种成分一定的固相的转变。的转变。 LE M + N ( M + N 称为共晶体，总是写在括号内。称为共晶体，总是写在括号内。 共晶体为两相细密交替分布的机械混合物，如下右图所示。共晶体为两相细密交替分布的机械混合物，如下右图所示。tE3。典型合金平衡结晶分析。典型合金平衡结晶分析合金合金 室温时为均匀的单相室温时为均匀的单相。合金合金 冷却至
31、冷却至 CG 线上的线上的3点时，点时， 相到达饱和，继续冷却，相到达饱和，继续冷却，那么从那么从 相中析出相中析出 相。相。 从固溶体里析出的另一从固溶体里析出的另一固相称为次生相或二次相。固相称为次生相或二次相。 合金合金的室温平衡组织是的室温平衡组织是 + 。 合金合金 (共晶合金共晶合金) 在在183发生共晶转变，产物是发生共晶转变，产物是 C + D ， 室温时的组织是室温时的组织是: + 。合金合金为亚共晶合金为亚共晶合金, 冷至冷至 aE 线时结晶出固溶体线时结晶出固溶体 (称为初晶或先共晶相，在称为初晶或先共晶相，在183时剩余液相时剩余液相的成分到达的成分到达 E 点点 ，这
32、些液相便发生共晶转变，变成共晶体。共晶转变完成后温度继续下降，这些液相便发生共晶转变，变成共晶体。共晶转变完成后温度继续下降，初晶初晶的溶解度发生变化，其内析出二次相的溶解度发生变化，其内析出二次相 。 至室温，合金至室温，合金的平衡组织是的平衡组织是 + + + 结晶过程及组织表示图如下右图所示。结晶过程及组织表示图如下右图所示。 4。共晶相图小结。共晶相图小结 在共晶线上都有共晶转变发生。在共晶线上都有共晶转变发生。 要区分共晶体、先共晶相初晶、二次相的概要区分共晶体、先共晶相初晶、二次相的概念。念。 相组成物：组织中的组成相。上图中填写的就是相组成物：组织中的组成相。上图中填写的就是相组
33、成物。相组成物。 组织组成物：组织中有一定形貌的组成部分。组织组成物：组织中有一定形貌的组成部分。 可用杠杆定律计算相组成物、组织组成物的相对可用杠杆定律计算相组成物、组织组成物的相对量。量。思索：在上图中填写组织组成物，计算在共晶温度思索：在上图中填写组织组成物，计算在共晶温度时共晶体内相组成物的相对量。时共晶体内相组成物的相对量。二元共晶相图二元共晶相图3. 3. 典型合金的凝固典型合金的凝固室温下的平衡相室温下的平衡相室温下的组织组成物室温下的组织组成物2.固态不互溶共晶相图固态不互溶共晶相图SA+(SA+SB)SB +(SA+SB)LL + SA温度成分成分100%A100%B L +
34、SBX%YSA+SBLX SA+SB YSALSALSAL 共晶相图的建立共晶相图的建立3 共析相图共析相图共析转变：恒温下，由一定成分的固一样时析出另外两种成分一定的共析转变：恒温下，由一定成分的固一样时析出另外两种成分一定的固相的转变。固相的转变。 + 产物产物 + 称共析体，也是两相细密交替分布。称共析体，也是两相细密交替分布。4 包晶相图包晶相图两组元在液态下相互无限互溶解,在固态下相互有限溶解,并发生包晶反响(peritectic reaction)的相图 +L 相图分析包晶点：D三个单相区：L 、三个两相区： L+、L+、 +三相线：PDC包晶转变线 P+LCD4.包晶相图包晶相图
35、 5、构成稳定化合物的相图、构成稳定化合物的相图 稳定化合物在相稳定化合物在相图中表现为一图中表现为一垂线，可将其垂线，可将其视为独立组元，视为独立组元，并以其为界将并以其为界将相图分开进展相图分开进展分析。分析。如如Mg - Si相图，相图，以以Mg2Si为界分为两个简为界分为两个简单的共晶相图单的共晶相图进展分析。进展分析。 固态转变的相图固态转变的相图冷却过程中的相变全部在固体中发生。和简单冷却过程中的相变全部在固体中发生。和简单( (匀晶、匀晶、共晶、包晶共晶、包晶) )相图对应的有以下转变，对应相图方相图对应的有以下转变，对应相图方式一样。式一样。简单相图简单相图固态转变固态转变反应
36、式反应式匀晶匀晶 L- 脱溶脱溶 IIII共晶共晶 L L + + 共析共析 + + 包晶包晶 L L + + 包析包析 + + 两单相区之间为此二相构成的两相区6 分析二元相图的步骤分析二元相图的步骤1。察看相图中有无稳定的金属化合物，假设有，那么以垂线为界，。察看相图中有无稳定的金属化合物，假设有，那么以垂线为界，将相图一分为二，分别进展分析。将相图一分为二，分别进展分析。2。确定各相区：。确定各相区： 单相区单相区 两相区；两相区； 程度线表示三相区。程度线表示三相区。3。分析程度线上的恒温转变：共晶？共析？还是包晶？。分析程度线上的恒温转变：共晶？共析？还是包晶？4。分析二次相的析出。
37、分析二次相的析出 如固溶体的溶解度随温度变化，那么固溶体中将会析出二次相。如固溶体的溶解度随温度变化，那么固溶体中将会析出二次相。 7 相图与合金物理、力学性能之间的关系相图与合金物理、力学性能之间的关系合金的运用性能(usability)与相图的关系固溶体中溶质越多，晶格畸变越大，强度、硬度越高，电阻越大，性能与成分曲线成透镜状两相组织合金的性能与成分呈直线关系变化构成化合物，组织越细密，强度越高，性能与成分线出现尖峰合金的工艺(technology)性能与相图的关系纯组元和共晶成分合金流动性最好，缩孔集中，铸造性能好单相合金锻造(forge)性能好 合金的流动性、缩孔性质合金的流动性、缩孔性质 与相图之间的关系与相图之间的关系本章的作业本章的作业 P 65 3. 4. 6. 9.10，12欢迎进入第四章学习内容欢迎进入第四章学习内容
