材料科学基础4 二元相图ppt课件.ppt

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1、第四章：二元相图复习合金、组元、相、相结构（固溶体、化物）纯金属结晶→单相。相图：以温度为纵坐标,成分为横坐标,反映不同成分的合金在任意温度下所处的平衡相状态的图解。相图→状态图，平衡状态图。第四章：二元相图平衡：合金从液态（高温）到室温是在极其缓慢的条件下完成的。相图用途：①帮助认识相的变化规律②计算任意合金在不同温度下相和组织含量。③帮助制定热加工工艺：a.铸造、b.锻造、c.热处理第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.1相图的表示方法相图反映的是相的平衡状态,是在极其缓慢冷却条件下测定的,以温度为纵坐标,成分为横坐标。以Pb-Sn二元合金相图为例说明。温度：纵坐标成分：横坐

2、标，用重量百分数表示例“10”表示：含Sn=10%，含Pb=90%第四章：二元相图4.1.1相图的表示方法相区用一些字母表示如：L----表示液相区L+α----表示液相和固相（α）两相区相区交界线：AE线:L与L+α交界线；AEB线:液相线；AMENB线:固相线。第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.1相图的表示方法表象点：标图上任意一点，反映给定成分合金在一定温度下所具有的相的状态。第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.2二元合金相图的建立实验测定.测定原理：合金发生相变时，会导致物理、力学性能变化及结构变化。测定方法：（复杂相图需用几种方法结合）①热分析法⑤电阻法②硬

3、度法⑥膨胀法③金相法⑦x-射线检测法④磁性法第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.2二元合金相图的建立测定方法：以Pb-Sn二元相图为例，说明相图建立过程。采用热分析法测冷却曲线。依据：相变时放热，冷却曲线上有拐点。第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.2二元合金相图的建立测定步骤：①配置几组不同成分的合金。②测定上述合金各自冷却曲线。③确定各曲线上的拐点（临界点）温度。Cu0.300.500.70Ni1452ºC1083ºCt/ºCt/sa冷却曲线Lαb相图第四章：二元相图4.1相图的基本知识4.1.2二元合金相图的建立测定步骤：④将临界点引入相图的相应位置，将具有相同意

4、义的点连接起来。⑤用字母表示不同相的名称，填入不同相区。Cu0.300.500.70Ni1452ºC1083ºCt/ºCt/sLαa冷却曲线b相图第四章：二元相图4.1.2二元合金相图的建立测定步骤：①配几组成分;②测定冷却曲线;③确定拐点（临界点）温度;④将临界点引入相图将点连接起来;⑤用字母表示相区。Pb、Sn相图的建立第四章：二元相图4.1.3相律及杠杆定律1.相律及应用作用：①帮助分析使用相图②判断相图是否正确（1）相律概念：表示在相平衡状态下，系统的自由度数，组元数和相数之间的关系。表达式：f=C-P+2f--自由度数;C---组元数;P--相数;2---温度、压力。合金结晶

5、、固态相变是在恒压下进行（压力影响小）∴f=C-P+1第四章：二元相图4.1.3相律及杠杆定律1.相律及应用相律表达式：f=C-P+1自由度f:当合金相数固定时，合金相可以独立改变的、影响合金状态的内、外因素的数目。内因：成份；外因：温度。最大自由度数：①纯金属：1个→温度可变（成份不可变）②二元合金：2个→温度，一个成分③三元合金：3个→温度，两个成分。当f=0时，温度、成分都固定。第四章：二元相图4．1．3相律及杠杆定律（2）相律应用：以Pb-Sn合金为例说明：①纯金属在恒温下结晶。在熔点，液相、固相共存。f=1-2+1=0②合金在两相区，当温度一定时，两相成分固定。∵f=2-2+

6、1,只有一个独立变量。例x成分：C=2;P=2当t固定：液相成分为x1;固相成分为x2.也说明二元合金在一定温度范围内结晶。第四章：二元相图4．1．3相律及杠杆定律（2）相律应用：③当二元合金出现三相平衡时，成分、温度均恒定。f=C-P+1=2-3+1=0例：相图中在183℃，三相：α、L、β平衡，其成分分别为M、E、N点。④可确定合金系中最多平衡相数。令：f=0得：P=C+1纯金属：Pmax=2;二元合金：Pmax=3;三元合金：Pmax=4第四章：二元相图4．1．3相律及杠杆定律2.杠杆定律：问题提出：①当二元合金（成分已知）由两相组成时两相的相对重量是多少？例：45钢（含C=0.

7、45%）,铁素体（F）和Fe3C两相各占多少？②当二元合金两相相对重量已知时，合金成分是多少？例：金相观察：F:95%;Fe3C：5%；求钢的含碳量？杠杆定律可以解决此类问题。第四章：二元相图4．1．3相律及杠杆定律2.杠杆定律：以Cu-Ni二元合金相图说明,计算成分为C的合金在t1℃时，L和α两相的相对重量。在t1℃时，L和α两相成分分别为CL,Cα。设：合金总重量为1，液相重为WL,α相重Wα则有：WL+Wα=1WL·CL+Wα·Cα=C(