工程材料-合金的结构铁碳相图课件.ppt

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1、2010年诺贝尔物理学奖安德烈·海姆、康斯坦丁·诺沃肖洛夫1.有关晶体结构的基本概念：三种常见的金属晶格；实际晶体的三种缺陷；2.结晶过程和规律，过冷度现象；3.细化晶粒的原因？方法？同素异构特点？复习纯铁的同素异晶(allomorph)转变反应式:1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe合金及相图7/28/2021[重点掌握]合金相图的基本概念：相、组织、相图等；合金相图的建立和分析合金相图与性能的关系§1合金的结构合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有

2、界面分开的均匀组成部分。固态合金中的相分为：固溶体和金属化合物两类单相合金两相合金⑴固溶体定义结构：同溶剂的晶格结构。分类：按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。性能：固溶强化现象，随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度增加,塑性、韧性下降—固溶强化。原因：是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。Cu-Ni置换固溶体Fe-C间隙固溶体溶质原子对晶格畸变影响示意图⑵金属化合物定义分类：正常价化合物电子价化合物间隙化合物铁碳合金中的Fe3C性能：当合金中出现金属化合物时，可提高其强度、硬度和耐磨性，但降低塑性，脆性高。§2合金的相图一、二元相图的

3、建立二、二元相图的基本类型与分析1、二元匀晶相图2、二元共晶相图3、二元共析相图三、相图与合金性能之间的关系相图相关概念合金：是一种金属与另一种金属或几种金属、非金属熔合组成的具有金属特性的物质。组元：组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质称为组元。合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，称为合金系。相：在材料中，凡是化学成分相同、结构相同并与其他部分以界面分开的均匀组成部分称为相。组织：是指合金中用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌，也称为显微组织。相图：表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或者组织与温度、成分间关系的

4、图形又称状态图或平衡图。一、二元相图的建立热分析法名称A金属B金属晶格类型bccbcc熔点高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%……..……..…….合金920%80%合金1010%90%合金110%100%时间温度90705030AB温度A温度B温度abab:液相线ab:固相线LL+SSL:液相区S:固相区L+S:液固共存区AB温度杠杆定律可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律：①确定两平衡相的成分：设合金成分为x12t则QL+Q=1QLx1+Qx2=x解方程组得式中的x2-x、x2-x1

5、、x-x1即为相图中线段xx2(ob)、x1x2(ab)、x1x(ao)的长度。②确定两平衡相的相对重量设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。因此两相的相对重量百分比为：两相的重量比为：上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。杠杆定律只适用于两相区。单相区无必要使用，三相区不能使用。举例：二、二元相图的基本类型与分析匀晶相图两组元在液态和固态下均无限互溶时所构成

6、的相图称二元。Cu-Ni合金相图1、二元匀晶相图合金的结晶过程分析以Ⅰ合金为例说明。LL+2、二元共晶相图共晶相图：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。Pb-Sn合金相图成分（wt%Sn）温度（℃）PbSn⑴相图分析液相线、固相线、三个单相区：L、α、β（α、β是有限固溶体）共晶点、共晶合金L+CDAB⑵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.2L-->L+α-->α-->α+βII相组成物：α,β组织组成物：α,β②共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程发生共晶反应：LE⇄(C+D

7、)。室温下：相组成物α，β；组织组成物：（α+β）共晶体（α+β）%=100%19.2wt%Sn温度,℃1’析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形状。Pb-Sn共晶合金组织A、在单相区和两相区冷却曲线为一斜线。B、由一个相区进入另一相区时,冷却曲线出现拐点。C、发生三等温转变时，冷却曲线呈一水平台阶。分析典型合金的结晶过程.2例：Pb-Sn合金的结晶过程⑶组织组成物在相图上的标注相与相之间的差别主要在结构和成分上。组织组成物之间的差别主要在形态上。如Ⅰ、Ⅱ和共晶的结构成分相同，属同一个相，但它们的形态不

8、同，分属不同的组织组成物。组织标注3、二元共析相图共析反应(共析转变)是指在一定温度下，由一定成分的固相同时