铁碳合金相图课件.ppt

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1、第三章合金的相结构与结晶3.3相图与合金性能的关系3.2二元合金相图3.1基本概念合金：由金属元素与其他元素（这些元素可以是金属元素，也可以是非金属元素）组成的有金属特征的金属材料。思考金属与非金属组成的是不是一定就是合金？Fe+CFe(C)合金（钢）Fe3C(化合物）基本概念组元：组成合金独立的最基本单元。组元可以是元素或是稳定化合物。Fe(C)合金Fe、C组元Fe、Fe3C组元类比鸡蛋水，蛋白质，脂肪，胆固醇相：合金中化学成分和结构相同，与其他组成部分有界面分开的独立均匀的组成部分，如液相、固相是两个不同的相。类

2、比鸡蛋蛋白、蛋黄工业纯铁单相铁素体共析碳钢铁素体相、渗碳体相组织：用肉眼或显微镜观察到的材料内部形貌图像的统称（宏观组织、微观组织）。组织是影响材料性能的重要因素。相是组织的基本组成部分相同的相，但当组成相的数量、大小、形态和分布不同时，其组织也不同！不同的相构成不同的组织！固溶体：溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相。“固体溶液”均一的、保持熔剂金属的晶体结构晶格发生畸变1.晶体结构特点2.固溶体的分类按溶质原子所占据的位置置换固溶体：溶质原子一般为半径相差不大的原子间隙固溶体：溶质原子半径小的非金属原子（H、O、N

3、、C、B）3.固溶体的性能固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，塑性、韧性稍有下降，这种现象称为～～。金属材料重要的强化方式之一，固溶体具有良好的综合机械性能（强硬度、塑韧性的综合）金属间化合物：两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体结构不同于任一组元的新相，称为金属间化合物。晶体结构不同于任一组元金属性能不同于任一组元金属一般具有较高的熔点、硬度，较大的脆性特点返回相图：反映在平衡条件下合金组织状态与温度、成分之间关系的图状态图：相图可以反映材料在不同条件下的状态平衡图：相图

4、是通过材料在极其缓冷的条件下所测得的试验数据建立的，反映各相平衡状态的关系相图状态图平衡图缓慢冷却条件下二元合金相图1二元相图的建立Cu—Ni二元合金系为例，说明二元相图的建立过程1）配制出不同成分的合金测出它们的冷却曲线找出各曲线上的临界点温度℃时间100%Cu20%Ni80%Ni60%Ni40%Ni100%NiCu-Ni合金的冷却曲线结晶的开始温度和终了温度2）在温度-成分坐标系中过合金成分点作成分垂线将临界点标在成分线上将成分垂线上相同意义的点连接起来，标上相应的数字和字母Cu-Ni合金的二元相图温度时间LαC

5、uNi20%80%60%40%Ni%100%Cu20%Ni80%Ni60%Ni40%Ni100%NiCu-Ni合金的冷却曲线Cu-Ni合金相图液相线：结晶开始点的连线固相线：结晶终了点的连线在温度-成分坐标系中过合金成分点作成分垂线将临界点标在成分线上将成分垂线上相同意义的点连接起来，标上相应的数字和字母L+α温度2二元相图的基本类型与分析相图与合金性能之间的关系二元匀晶相图二元共晶相图二元包晶相图具有共析反应的二元合晶相图二元相图的分析步骤二元相图的基本类型二元匀晶相图定义：两组元在液态和固态下均无限互溶，且只发生

6、匀晶反应的相图匀晶反应：从液相中直接结晶出固溶体的反应二元匀晶相图是最简单的二元相图，Cu-Ni;Cu-Au;Au-Ag;W-Mo等合金都具有这类相图LαABCuNiNi%Cu-Ni合金相图液相线固相线液相区固相区L+α两相区铜的熔点镍的熔点1）相图分析LαABCuNiNi%Cu-Ni合金相图合金平衡结晶过程ααLLLLαα时间L+αⅠt1t2t3t4温度l1l2l3α1α4α3α2l42）合金的结晶过程温度分析1.液、固相线不仅是相区分线，也是结晶时两相的成分变化线2.匀晶转变是变温转变，在结晶过程中，液、固两相的

7、成分随温度而变化3）杠杆定律确定两平衡相的成分LαABCuNiNi%L+αt1x1xx2abo确定两平衡相的相对重量LαABCuNiNi%L+αx1xx2t1abo确定两平衡相的成分设合金成分为x过x作成分垂线在垂线上相当于t1的点做水平线其与液、固相线的交点a，b所对应的成分x1、x2分别为液相、固相的成分LαABCuNiNi%L+αx1xx2t1abo确定两平衡相的相对重量设成分为x的合金的重量为1固相相对重量为Qα，其成分为x2，则：液相的相对重量为QL，其成分为x1QL+Qα=1QL*x1+Qα*x2=xQL

8、=Qα=QLQα注：杠杆定律只适用于两相区支点是合金的成分端点是所求两平衡相的成分4）枝晶偏析也称晶内偏析在一个晶粒中，造成先结晶晶轴(枝干)的成分和后结晶晶轴(分枝)成分的差异定义：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象成因：实际冷却速度较快致使扩散过程落后于结晶过程影响因素冷却速度给定成分合金的液相线与固相线的垂直距离距离越大偏析