金属学与热处理ppt课件.ppt

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1、本章知识结构二元合金相图的建立相图分析二元相图的分析和使用匀晶相图及固溶体的凝固共晶相图及合金的凝固包晶相图及合金的凝固其他类型的二元合金相图合金中的相及相结构13.3二元合金相图的建立（1）相图表示方法组元数C=2根据相律：F=2-P+2在一个大气压的状态下若同时考虑成分、温度和压力，则二元相图必为三维立体相图。F=2-P+1=3-P仅考虑成分和温度两个变量。2二元Pb-Sb合金相图二元合金相图常用温度、成分相图，表示合金的状态随成分和温度变化而发生变化的情况。3在相图中，任意一点都叫“表象点”。一个表象点的

2、坐标值反映一个给定合金的成分和温度。在相图中，由表象点所在的相区可以判定在该温度下合金由哪些相组成。二元合金在两相共存时，两个相的成分可由过表象点的水平线与相界线的交点确定。4二元相图中的成分按国家标准有两种表示法：①质量分数（w）：②摩尔分数（x）：式中：wA、wB分别为A、B组元的质量分数；xA、xB分别为A、B组元的摩尔分数，RA、RB分别为A、B组元的相对原子质量。5建立相图的关键是要准确地测出各成分合金的相变临界点（临界温度）。临界点：物质结构状态发生本质变化的相变点。测临界点的方法通常有热分析法、硬

3、度法、金相分析、X射线结构分析、磁性法、膨胀法、电阻法等。由于合金凝固时的结晶潜热较大，结晶时冷却曲线上的转折比较明显，因此常用热分析法来测合金的结晶温度，即测液相线、固相线。（2）相图的建立6热分析法利用合金在转变时伴有热学性能变化的特性，通过测量系统温度的变化来得到临界温度，从而建立起相图。78热分析法建立二元合金相图的步骤将给定两组元配制成一系列不同成分的合金；将它们分别熔化后在缓慢冷却的条件下，分别测出它们的冷却曲线；找出各冷却曲线上的相变临界点（曲线上的转折点）；将各临界点注在温度——成分坐标中相应的

4、合金成分线上；连接具有相同意义的各临界点，并作出相应的曲线；用相分析法测出相图中各相区（由上述曲线所围成的区间）所含的相，将它们的名称填入相应的相区内，即得到一张完整的相图。9铜-银合金相图10热膨胀法测定相图热膨胀法利用材料在发生转变时伴随有体积变化的特性，通过测量试样长度随温度的变化得到临界点，从而作出相图。11电阻法测定相图电阻法利用材料电阻率随温度的变化来建立相图的。12杠杆定理是利用相图确定和计算合金在两相区中，两平衡相的成分和相对量的方法，由于它与力学中的杠杆定律很相似，故称为杠杆定律。WLWSa(

5、X1)b(X2)o(X2)（3）杠杆法则13相图中所有的线条都代表发生相转变的温度和平衡相的成分，所以相界线是相平衡的体现，平衡相成分必须沿着相界线随温度而变化；（4）二元相图中的几何规律14两个单相区之间必定有一个由该两相组成的两相区把它们分开，而不能以一条线接界，两个两相区必须以单相区或三相水平线隔开，也就是说，在二元相图中，相邻相区的相数差为1(点接触情况除外)，这个规则称为相区接触法则；15二元相图中的三相平衡必为一条水平线，表示恒温反应，在这条水平线上存在三个表示平衡相的成分点，其中两点应在水平线的两

6、端，另一点在端点之间，水平线的上下方分别与三个两相区相接；16当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交，则分界线的延长线应进入另一两相区内，而不会进入单相区内。17由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。两组元在液态无限溶解，在固态无限固溶，并且发生匀晶反应的相图，称为匀晶相图。3.4匀晶相图及固溶体的凝固（1）相图分析TbTa18点：相图中Ta，Tb点分别为纯组元Cu，Ni的熔点。线：TaTb凸曲线为液相线。各不同成分的合金加热到该线以上时全部转变为液相，而冷却到该线时开始凝固出α固溶体。TaTb凹曲线为固

7、相线。各不同成分的合金加热到该线时开始熔化，而冷却到该线时全部转变为α固溶体。TbTa19相区：在TaTb凸曲线以上为液相的单相区，用L表示；在TaTb凹曲线以下为固相的单相区，用α表示；α是Cu-Ni互溶形成的置换式无限固溶体。在TaTb凸曲线和TaTb凹曲线之间为液、固两相平衡区，用L+α表示。TbTa20平衡结晶：每个时刻都能达到平衡的结晶过程。（2）固溶体合金的平衡凝固及组织平衡结晶过程分析冷却曲线：温度－时间曲线；21当合金缓慢冷却至L1点以前时，均为单一的液相;冷却到L1点时，开始从液相中析出α固溶

8、体，冷却到a3点时，合金全部转变为α固溶体;若继续从a3点冷却到室温，为单一的α固溶体。22匀晶转变过程中原子扩散示意图23240%a1100%L1t1a2L2t2a3成分变化趋势αＬ温度100%0%L3t3变化趋势质量分数质量分数成分在液固两相共存区，随着温度的降低，液相的量不断减少，固相的量不断增多，同时液相的成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。25（１）异分结晶固溶体合金结晶