4二元合金相图.ppt

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1、第四章二元合金相图如何确定不同温度下，一种合金材料的组织结构？如何估算合金的室温组织含量以及怎样预测合金的机械和物理化学性能？如何强化合金材料？如何通过不同的工艺得到相应的组织和性能？1一些概念合金是指由两种或两种以上的金属元素与非金属元素经过冶炼、烧结或用其它方法组合而成具有金属特性的物质，二元、三元等。组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。相：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称之为相。组织：合金的组织是指肉眼或借助于显微镜所观察到的合金的相组成及相的数量、形态、大小、分布特征。2§4-

2、1二元合金相图的建立1、什么是相图？相图就是表示合金系中合金的状态与温度、成分关系的图解，即用图解的方式表示合金系在平衡条件下，不同温度和不同成分的合金所处的状态相图又称为状态图或平衡相图。所谓平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相线。3选用高纯度的组元，配制一系列不同成分的合金测出平衡条件下的冷却曲线，找出临界点将各临界点标注在温度-成分坐标平面内把相

3、同意义的临界点连成线，标上已知条件，分析结果，写上数字、字母及各相、组织的名称2.二元相图的建立——热分析法建立相图453.杠杆定律——很重要6运用杠杆定律时要注意,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。7§4-2二元匀晶相图匀晶相图：当两个组元化学性质相近，晶体结构相同，晶格常数相差不大时，它们不仅可以在液态或熔融态完全互溶，而且在固态也完全互溶，形成成分连续可变的固溶体，称为无限固溶体或连续固溶体，它们形成的相图即为匀晶相图。匀晶转变：两组元在液态与固态均无限互溶，直接由液

4、相结晶出单相固溶体的过程。8Cu-Ni合金相图92、平衡结晶规律两相的成分确定异分结晶变温结晶固溶体的结晶过程（匀晶转变）与纯金属结晶相比有如下特点：（1）异分结晶：就是指固溶体结晶时，结晶出来的固相与母相化学成分不同。（2）固溶体结晶是在一定的温度范围内完成的，其中每一个温度下，只能结晶出一定数量的固相。103、晶内偏析Cu-Ni合金枝晶偏析示意图在一个晶粒内，先结晶的部分与后结晶部分的成分是不同的，这种成分的不均匀称为晶内偏析。另一方面，先结晶的晶粒与后结晶晶粒的成分是不同的，这种成分的不均匀称为晶间偏析。由于固溶体晶体的结晶通常按树枝状方式进行，

5、因而成分不均匀地沿树枝晶分布，枝晶的主干含高熔点组元多，枝晶间含低熔点组元多。这种成分不均匀称为树枝状偏析或枝晶偏析。11§4-3二元共晶相图当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。以Pb-Sn相图为例进行分析。Pb-Sn合金相图成分（wt%Sn）温度（℃）PbSn12⑴相图分析①相：相图中有L、、三种相,是溶质Sn在Pb中的固溶体，是溶质Pb在Sn中的固溶体。AB②相区：相图中有:三个单相区：L、、；三个两相区：L+、L+、+；一个三相区：即水平线CED。13④固溶线:溶解度点的连线称

6、固溶线.相图中的CF、DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶线。③液固相线:液相线AEB,固相线ACEDB.A、B分别为Pb、Sn的熔点.AB固溶体的溶解度随温度降低而下降。14在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应.⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线。在共晶线对应的温度下(183℃)，E点成分的合金同时结晶出C点成分的固溶体和D点成分的固溶体，形成这两个相的机械混合物：LE⇄(C+D)AB15共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。发生共晶反应的温度称共晶温度。代表

7、共晶温度和共晶成分的点称共晶点。共晶体长大示意图Sn原子扩散Pb原子扩散Pb-Sn共晶组织183℃16具有共晶成分的合金称共晶合金。共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共晶点以右的合金称过共晶合金。凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。L+CDAB17ABL+CDAB18⑵合金的结晶过程①含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程在3点以前为匀晶转变，结晶出单相固溶体,这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相..219温度降到3点以下，固溶体被Sn过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过

8、程也称析出）新相—相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。形成二次相的过程称二次析出,是