第三章 二元相图及其应用ppt课件.ppt

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1、二元合金相图及应用安徽机电职业技术学院焊接教研室Contents1.相图的建立2.匀晶相图3.共晶相图4.其他相图5.相图与性能之关系5.Fe-C合金二元相图焊接教研室张帅谋0.同素异晶和合金基础金属的同素异晶转变1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe纯铁的同素异晶转变反应式:纯铁的冷却曲线10006008001200温度时间160015005007009001100130014001394℃1534℃912℃δ-Feα-Feγ-Fe合金的晶体结构（一）、合金的基本概念由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合

2、金。组成合金的最基本的、独立的物质叫做组元。组元通常是纯元素，但也可以是稳定的化合物。根据组成合金组元数目的多少，合金可以分为二元合金、三元合金和多元合金。合金中，具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做相。合金中相与相之间有明显的界面。液态合金通常都为单相液体。固态下，由一个固相组成时称为单相合金，由两个以上固相组成时称为多相合金。合金的性能一般都是由组成合金的各相成分、结构、形态、性能和各相的组合情况——组织所决定的。（二）、合金的相结构由于组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。1、固溶体合金在固态下，组元间能够互相溶解而形成的均匀相称为固

3、溶体。1.置换固溶体溶质原子置换了部分溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体。形成置换固溶体时，溶质原子在溶剂晶格中的溶解度主要取决于两者的晶格类型、原子直径及它们在周期表中的位置。2.间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙中而形成的固溶体。形成条件：溶质原子半径很小而溶剂晶格间隙较大,一般r溶质/r溶剂≤0.59时，才能形成间隙固溶体。微观结构置换固溶体间隙固溶体（三）固溶体的特性1、保持溶剂的晶格特征。2、溶质原子溶入导致固溶体的晶格畸变而使金属强度、硬度提高——即固溶强化，同时有较好的塑性和韧性。因此常作为结构材料的基本相。3、在物理性能方面，随溶质原子浓度的增加，固溶体

4、的电阻率下降，电阻升高，电阻温度系数减小。二、金属间化合物（一）定义合金组元间发生相互作用而形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元且具有金属特性的新相即为金属间化合物，或称中间相。（二）性能熔点高，硬度高，脆性大。合金中一般作为强化相存在。1.正常价化合物组元间电负性相差较大，且形成的化合物严格遵守化合价规律，此类化合物称为正常价化合物。例如：Mg2Si、Cu2Se、ZnS、AlP等。（三）分类（根据金属间化合物的形成条件结构特点分）2.电子化合物组元间形成化合物不遵守化合价规律，但符合一定电子浓度（化合物中价电子数于原子数之比），则此类化合物称为电子化合物。此类化合物在许

5、多有色金属中作为重要的强化相。3.间隙化合物由过渡族元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的化合物称为间隙化合物。⑴间隙相当非金属原子半径与金属原子半径之比小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相。⑵复杂结构的间隙化合物当非金属原子半径与金属原子半径之比大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。钢中的Fe3C、Cr23C6、FeB、Fe4W2C、Cr7C3、Fe2B等均属于这类化合物。间隙相与间隙化合物的晶体结构P及Fe3C金属金相组织PFe3CP球状（--Fe3C）--Fe3C金相照片固溶强化：是提高金属材料力学性能的重要途径之一。实践

6、表明，适当控制固溶体中的溶质含量，可以在显著提高金属材料的强度、硬度的同时，仍能保持良好的塑性和韧性。因此，对综合力学性能要求较高的结构材料，都是以固溶体为基体的合金。弥散强化：金属化合物的性能不同于任一组元，其溶点一般较高、硬而脆。当它呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。金属化合物在合金中常作为强化相存在，它是许多合金钢、有色金属和硬质合金的重要组成相。改善金属力学性能的方法不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通过溶

7、入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化固溶强化小结合金的相结构有固溶体和化合物。弥散强化和固溶强化可以提高金属材料的力学性能，所以，合金化是提高金属性能的方法之一。相图基础合金(alloy)组元(元)(element)相(phase)显微组织(microscopicstructure)一、基本概念1、组元：组成合金最基本的，能够独立存在的物质。组元一般是元素，也可以是稳定的化合物，如Fe3C。2、合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制而成的一系列不同成分的合金。如：Cu-Ni,Fe