7.2 二元合金相图

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1、教学课题二元合金相图教学课时2教学目的让学生了解了解相图的分析方法及共晶转变的概念掌握共晶转变的定义、应具备的条件教学难点共晶转变的定义、应具备的条件教学重点共晶转变的定义、应具备的条件教学方法讲解法教具准备教材教学过程复习导入合金:由两种或两种以上元素(其中至少有一种是金属)组成的具有金属特性的材料。如铁碳合金、铁铬镍合金（不绣钢）、铜锡合金（青铜）等。相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构，成分基本相同，并有明确界面与其它部分分开的均匀组成部分。该界面称相界面。根据相的数目，有单相合金、多相合金等。新课学习课题导入在一个合金系内，合金的构造随成分的不同而发生变化，例

2、如，溶质含量少时，可以是单相固溶体，溶质含量超过溶解度时，则出现多相混合物。另一方面，同一成分的合金，其内部构造也会随温度不同而发生变化。而合金的结晶凝固过程虽然和纯金属有相似之处，但纯金属由液态转变为固态总是在某一恒定的温度下进行，而合金则是在某一温度范围内（有时在某一温度）进行，在结晶过程中各相的成分还会发生变化。所以，合金的结晶过程比纯金属复杂得多。为了掌握合金的成分、组织与性能之间的关系，必须了解合金的结晶过程，了解合金中各组织的形成及变化的规律。那么我们今天所学的相图就是研究这些问题的一种工具。授课内容一、二元合金相图的建立相图：合金的成分、温度和组织之间关系的

3、一个简明图表。相图的作用：研究和选用合金的重要工具，对于金属的加工及热处理，具有指导意义。相图的表示形式：平面坐标图的形式表示。（纵坐标表示温度，横坐标表示合金的成分）（教材P36页）例如:F、G、M含义（℃）1000---------M800------G600-400--F200-20406080100B（%）F点表示：400℃时含B20%含A80%合金G点表示：800℃时含B60%含A40%合金M点表示：1000℃时含B80%含A20%合金相图的建立是通过实验的方法测定出来的。最常用的是热分析法。以铅锑二元合金为例，说明步骤：（1）配制不同成分的Pb-Sb合金。（2

4、）将它们熔化，再用热分析法测定各合金的冷却曲线。（3）根据各冷却曲线上的转折点，确定其临界点的位置。（临界点：金属发生结构改变的温度。指合金的结晶开始及终了温度。）（4）把各合金的临界点描绘在温度—成分坐标系的相对位置上，并将意义相同的临界点连接起来，即得相图。举例说明Cu—Ni二元合金相图。二、铅锑二元合金相图的分析℃700-B（631℃）500-LA（327）L+PbL+SbDC252℃EPb+(Pb+Sb)----(Pb+Sb)Sb+(Pb+Sb)1120406080100（Sb%）特殊点、线、区域：1、A点：铅的熔点（327℃）2、B点：锑的熔点（631℃）3、C

5、点：共晶点（Sb11%+Pb89%252℃）4、ACB：液相线5、DCE：固相线6个区域（如图）共晶转变：一定成分的液态合金，在某一恒温下，同时结晶出两种固相的转变。结晶过程1、共晶转变：（Sb11%+Pb89%）252℃Lc=====（Sb+Pb）共晶合金：在恒温下从液相中，同时结晶出Sb和Pb的混合物（共晶体），继续冷却，共晶体不再发生变化。这一合金称为共晶合金。2、亚共晶转变：（Sb＜11%）252℃Lc=====L+Pb=====Pb+(Pb+Sb)3、过共晶转变：（Sb＞11%）252℃Lc=====L+Sb=====Sb+(Pb+Sb)补充设计相图是表示合金成

6、分、温度、合金相之间关系的图解，而合金的性能主要取决于合金的成分与组织，因而合金相图与合金性能存在一定的关系共晶合金（共晶相图）则呈关系；且在共晶点处由于组织细小而使硬度、强度达到最高值。合金的铸造性能：合金的流动性与产生缩孔的倾向等。共晶合金的铸造性能最好课堂小结相图基本原理相相平衡相律相图的表示与测定方法杠杆定律二元匀晶相图相图分析固溶体平衡凝固过程及组织固溶体的非平衡凝固与微观偏析固溶体的正常凝固过程与宏观偏析成分过冷溶质原子再分配成分过冷的形成及对组织的影响区域熔炼二元共晶相图相图分析共晶系合金的平衡凝固和组织共晶组织及形成机理

7、粗糙—粗糙界面,粗糙—光滑界面,光滑—光滑界面共晶系非平衡凝固与组织伪共晶离异共晶非平衡共晶二元包晶相图相图分析包晶合金的平衡凝固与组织包晶合金的非平衡凝固与组织布置作业相图有什么作用？研究和选用合金的重要工具，对于金属的加工及热处理，具有指导意义。教学反思因为相位图纯理论性比较强，所以学生反映的问题比较多，主要是无实物可看，实验无法完成，所以只能挑重点让学生选择性的记忆。