第七章二元相图及合金的凝固ppt课件.ppt

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1、第七章二元相图及合金的凝固本章主要内容有关相图的基本知识二元匀晶相图二元共晶相图二元包晶相图相图与性能关系Fe-C合金相图二元合金凝固理论§7.1有关相图的基本知识本节主要讲授内容：4)相律1)相图的测定方法2)相图的基本类型3)相图的组成1、相图的测定方法实际金属材料相图的建立主要依靠实验的方法；常用的有两类基本方法：动态垂直截线法和静态水平截线法。相图是根据各种成分材料的临界点绘制的，临界点表示物质结构状态发生本质转变的相变点。测定材料临界点的方法有：热分析法、膨胀法、电阻法、金相法、X射线法、结构分析、硬度法、磁性法等。1）动态垂直截线法2、相

2、图的基本类型3、相图的组成每一个相图一般都包括以下部分。(1)组元2)相界线:(3)相区;4)组织区4、相律相律：表示在平衡条件下，系统的自由度数（f）、组元数（c）和平衡相数（p）之间的关系，其数学表达式为：f=c–p+2f---指不影响体系平衡状态的独立可变参数的数目.2---指温度和压力压力一般可以认为是常量。相律可写为：f=c–p+1§7.2二元匀晶相图本节主要讲授内容：1)相图分析3)平衡结晶过程分析2)杠杆定律4)固溶体结晶温度及规律5)非平衡结晶二组元在液态无限溶解，在固态无限固溶，并形成固溶体的二元合金系所形成的相图，称为二元匀晶相图

3、。在结晶过程中都是从液相中结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。1、相图分析Cu-Ni相图组元为Cu和Ni点：A、B分别为Cu、Ni熔点。线：AaB为液相线。AbB为固相线。区：L、L+α、α2、杠杆定律合金成分为C，总重量为W。在T温度时，由液相和固相组成,液相的成分为CL，重量为WL，固相成份为Cα，重量为Wα。则W=WL+Wα（1）WL·CL+Wα·Cα=W·C（2）由（1）、（2）可得：WL/Wα=(Cα-C)/(C-CL)故WL/Wα=rb/ar上式还可换写成：WL/W=rb/ab杠杆定律：WL/Wα=rb/ar注意：杠杆定律适用于

4、平衡结晶时的两相区。3、平衡结晶过程分析Cu-30Ni合金的冷却曲线以含Ni30%的Cu-Ni合金为例，来分析合金的平衡结晶过程。0～11～22～3冷却过程中的组织变化1)固溶体合金凝固时析出的固相成分与原液相成份不同，需成份起伏。2)固溶体合金凝固时依赖于异类原子的互相扩散。4、固溶体结晶温度及规律5、固溶体不平衡结晶非平衡态凝固，先结晶的部分与后结晶的部分成分不同。这种：一个晶粒内或一个枝晶间化学成分不同的现象，叫晶内偏析或枝晶偏析。各晶粒之间化学成分不均匀的现象叫晶间偏析。偏析的大小取决于：液相线与固相线间的水平距离(成分间距)↑，先后成分结晶

5、的差别↑，偏析严重。溶质原子的扩散能力↑，偏析↓。冷却速度↑，偏析↑。消除方法：扩散退火（在固相线以下较高温度经过长时间的保温，使原子扩散充分，使之转变为平衡组织）。§7.3二元共晶相图本节主要讲授内容：1)相图分析2)平衡结晶过程分析3)共晶系合金的不平衡结晶二组元在液态无限溶解，在固态无限固溶，并有共晶转变的二元相图，称为二元共晶相图。1、相图分析Pb-Sn二元相图线：AOB：液相线；ACODB：固相线；CE：Sn在Pb中的固溶度曲线；DF：Pb在Sn中的固溶度曲线；COD水平线：共晶线。此线上的合金均发生共晶反应：LO→αC+βD这种由固定成分

6、的L中同时结晶出两种成分、结构均不同的固相反应。称为共晶反应。相区：单相区：L、α、βα：是Sn溶于Pb的有限固溶体。β：是Pb溶于Sn的有限固溶体。两相区：L+α、L+β、α+β三相区:L+α+β2、平衡结晶过程分析1)合金Ⅰ(10%Sn)组织为α+βII合金的室温平衡组织2)合金Ⅱ（40%Sn）亚共晶合金室温组织为α初+βⅡ+(αE+βF)。α初为先共晶相，βⅡ为由先共晶相产生的次生相，(αE+βF)为共晶混和物。合金Ⅱ的显微组织3)合金Ⅲ（61.9%Sn）共晶合金共晶组织为黑白相间的混和物，黑、白组织分别为组成共晶体的两个相。合金Ⅲ的显微组织4

7、)合金Ⅳ（80%Sn）过共晶合金(作业)冷却过程中的组织变化组织组成物：在结晶的各个阶段中形成的有清晰轮廓的独立组成部分，在显微组织中能清楚的区别开；相组成物：组成显微组织的基本相1）伪共晶(quasi-eutectic)由非共晶成分所得到的全部共晶组织称为伪共晶3、共晶系合金的不平衡结晶2）不平衡共晶共晶系合金的不平衡凝固3）离异共晶是一种被分离开来的共晶组成。可以在平衡条件下获得，也可以在非平衡条件下获得。§7.4二元包晶相图本节主要讲授内容：1)相图分析2)平衡结晶过程分析3)包晶系合金的不平衡结晶二组元在液态无限溶解，固态下有限溶解，并发生包

8、晶反应的相图叫二元包晶相图。1、相图分析Pt-Ag二元相图线：ACB：液相线；AEDB：固相线；PE：Ag在