合金的结晶与相图.ppt

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1、晶体结构与结晶晶体的概念：有规律、周期性排列晶格、晶胞、晶格常数立方晶系a=b=cα=β=γ=90°常见的金属晶格1.体心立方α-铁、铬、钼、钨、钒2.面心立方γ-铁、铜、铝、镍等3.密排六方铍、镁、锌、镉等单晶体的各向异性概念：晶体沿不同方向有性能差异。结论：单晶体必有各向异性。实际金属结构金属的结构特点：是晶体是多晶体晶体内部有缺陷金属晶格内部的缺陷1.点缺陷点缺陷的存在使金属能够比较容易的发生扩散现象2.线缺陷-位错位错的存在使金属能够比较容易发生塑性变形。3.面缺陷面缺陷的存在使金属的强度提高金属的结晶一.结晶的概念二.理论结晶温度与实际结晶温度：

2、过冷度ΔT三.金属结晶的必要条件：一定的过冷度金属的结晶过程温度越高,原子运动速度越快金属的结晶结论:金属的结晶过程→形核与长大过程金属液形成晶核晶核长大形成晶体等轴晶与枝晶枝晶形成的原因：优先长大方向金属不纯净；散热不均匀。冷却速度对金属晶粒度的影响冷速大冷速小孕育处理加入人工晶核晶粒细化结论冷却速度：冷却速度↑→过冷度↑→形核率↑→晶粒度↓。变质处理：人工晶核→晶粒度↓金属的同素异构性金属在一定温度下只能有一种晶体结构，但有些金属在不同温度下具有不同的晶体结构。铁的同素异构体：同素异构转变过程形核与长大的过程γ-铁α-铁晶核α铁金属铸锭的组织特点钢锭的组

3、织特点表层细晶粒层中间柱状晶粒层心部粗大等轴晶粒层铸锭的组织对其性能的影响铸锭内部的缺陷缩孔与缩松偏析二元合金基本概念：合金：以金属为基，添加其它有益元素组元：组成元素相：成分相同、结构相同、与其它相有相界。合金的相结构固溶体：不改变基体金属(溶剂)的晶格类型合金原子（溶质）弥散分布有一定溶解度。化合物：形成新的晶格原子配比固定。固溶体的分类按溶质原子在基体金属晶格所占据位置的不同分：置换固溶体间隙固溶体按溶解度分：有限固溶体无限固溶体置换固溶体置换固溶体有可能形成无限固溶体影响置换固溶体溶解度的因素晶格类型原子直径的相对大小；电负性的差别；电子浓度。间隙固

4、溶体由H、O、C、N、B溶入过渡族金属而形成；溶解度很小；强化效果优于置换固溶体。化合物正常价化合物电子化合物间隙化合物间隙相WC、VC、TiC等，具有高熔点、高硬度、高稳定性。具有复杂结构的间隙化合物Fe3C、Cr23C6相图的概念组元：组成元素合金系：组元相同,浓度不同相平衡:相对量不变,相对浓度不变相图:合金系的相随温度而变化情况的图二元合金相图的建立热分析法建立相图的步骤：（1）配比合金；（2）测定冷却曲线；（3）确定临界点；（4）绘制相图。Cu-Ni合金相图概念：固相线液相线匀晶相图含Ni为30%的合金的结晶过程分析：杠杆定律假定：成分为C的合金其

5、重量为W,当冷却至T温度时，其固相和液相的成分分别为Cα和CL，现求Wα和WL:方程建立：总重量不变：W=Wα+WL………………………...(1)溶质总量不变：Wα×Cα+WL×CL=W×C…(2)推导过程将（1）代入（2）Wα×Cα+WL×CL=（Wα+WL）×C方程变形公式一：Wα（Cα-C)=WL(C-CL)公式二：Wα/WL=(C-CL)/（Cα-C)公式三：α%=Wα/W=(C-CL)/(Cα-CL)L%=WL/W=(Cα-C)/(Cα-CL)晶内偏析因结晶冷却速度太快而造成的晶体内部成分的不均匀现象。用扩散退火来消除。共晶相图共晶转变：L→α+β

6、共晶点共晶线亚共晶合金、共晶合金、过共晶合金Pb-Sn合金的结晶过程分析0

7、相的重量百分比为(1-x)%溶质总量不变：18x+62(1-x)=40X=50%比重偏析产生原因：因组元比重相差较大造成初晶相与液相的比重相差较大。危害材料组织和性能不均匀消除措施浇注时加快冷速和进行搅拌。不能用热处理来消除。包晶相图包晶转变：α+L→β含Ag为40%的合金结晶过程分析：相图特例特例1：其中一组元完全不溶于另一组元。特例2：两组元形成中间化合物二元相图的基本规律规律一：相邻相区相数相差为一；规律二：三相共寸区为一水平线；规律三：稳定化合物区为一竖线；三相反应规律：相图的用途铸造生产成分控制→组织控制→性能控制。热处理工艺工艺指定组织控制焊接工

8、艺第五章铁碳合金相图铁碳合金的相结构与性能铁碳合金相