二元合金的相图.ppt

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1、第4章合金的结构与结晶4.1合金中的相4.2合金相图的建立4.3匀晶相图4.4共晶相图4.5包晶相图4.6其他相图4.7合金的性能与相图的关系4.1合金中的相组元：组成合金独立的、最基本的单元。例如：元素、稳定化合物。如，Fe-C合金中，Fe、C均为组元。合金：一种金属元素与另一种或几种其它元素，通过熔炼或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。二元合金：由两个组元组成的合金。相：在金属或合金中，化学成分、晶体结构相同、性能均一，且有界面与其它部分分开的均匀组成部分。组织（显微组织）指在金相显微镜下观察到的材料内部的微观形貌。组织由相构成观察时应分析相的形态

2、、数量、大小和分布方式。金属材料性能由组织决定，而组织由化学成分和工艺过程决定。亚共析钢x400过共析钢x400合金中有两类基本相——固溶体和化合物4.1.1固溶体固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。如，Fe(C)固溶体。Fe－溶剂，C－溶质固溶体的分类按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体：间隙固溶体：按溶质原子在固溶体中的溶解度（固溶度）：有限固溶体：溶质含量超过其固溶度，则有其它相形成。无限固溶体：溶质可以任意比例溶入溶剂中，即固溶度可达100%。只能是置换固溶体。按溶质原子在固溶体中的分布状态：无序固溶体：溶质在晶格中随

3、机分布。有序固溶体：溶质原子和溶剂原子各占据晶体结构一定位置而规则排列。固溶体类型ZXY间隙原子间隙固溶体置换固溶体置换原子YXZ形成无限固溶体时两组元连续置换示意图8固溶体中溶质原子分布示意图（a)完全无序；(b)偏聚；(c）部分有序；(d)完全有序固溶体的性能形成固溶体后溶剂晶体结构的变化：造成局部晶格畸变。形成固溶体后性能的变化：强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，塑、韧性稍有下降的现象。正常晶格大原子置换引起的晶格畸变固溶强化Cu-Ni固溶体的力学性能与成分的关系晶格畸变小原子置换引起的晶格畸变间隙原子引起的晶格畸变4.1.2金属化合物化合物类型金属间

4、化合物：合金组元形成的晶格类型与任一组元都不相同的新相。正常价化合物——按化合价规律形成，可用确定的分子式表示其成分。组元电负性相差较大具有离子键，电负性相近具有金属键。如：Mg2Si。间隙化合物——过渡金属+小半径非金属元素电子化合物——按电子浓度规律形成，不遵守化合价规律，虽可用化学式表示，但成分在一定范围内变化，金属键结合。如：Cu3Al。电子浓度：化合物中价电子数与原子数的比值。{间隙相r非/r金0.59，简单结构，如：WC、TiC、VC复杂结构的间隙化合物r非/r金0.59，如：Fe3C、Cr23C6间隙化合物的性能：熔点高、硬度高，脆性大。纯金属与

5、碳化物的硬度及熔点纯金属TiNbZrVMoWCrα-Fe硬度（HV）23030030014035040022080碳化物TiCNbCZrCVCMo2CWCCr23C6Fe3C硬度（HV）3200205528402094148017301650860熔点（℃）314034803350283024102755158016504.2合金相图的建立4.2.1相图概述合金相图：表示合金系在平衡条件下，不同压力、温度、成分时的各相关系的图解。平衡：合金系中各相成分与相质量比不再随时间变化的一种状态。相图→平衡图→状态图。平衡条件：极缓慢冷却条件。常压下，横坐标→成分，纵坐标→

6、温度。4.2.2相图的建立方法相图的测定方法：热分析法、膨胀法、电阻法、磁性法等。热分析法测Cu-Ni合金相图：1、配制系列成分的Cu-Ni合金。2、测出合金的冷却曲线，找出各冷却曲线上的临界点温度。3、画出温度—成分坐标系，在各合金成分垂线上标出临界点温度。4、将具有相同意义的点连接成线，标明各区域内所存在的相合金Ⅰ：纯Cu合金Ⅱ：75%Cu+25%Ni合金Ⅲ：50%Cu+50%Ni合金Ⅳ：25%Cu+75%Ni合金Ⅴ：纯Ni4.2.3二元合金相图的使用由相图确定某成分合金某温度时存在的相；由相图确定给定合金的相变温度；由相图确定某成分合金在某一温度下两平衡相的

7、成分和相对质量。成分确定方法：过该温度作水平线，与相区两侧分界线的交点的横坐标。相对质量确定方法：杠杆定律。杠杆定律CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+12acba1b1c1T1T21.在两相区内，对应每一确定的温度，两相的成分是确定的。2.随着温度的降低，两相的成分分别沿液相线和固相线变化。杠杆定律：在两相区内，对应每一确定的温度T1，两相质量的比值是确定的。即QL/Q=b1c1/a1b1杠杆定律推论：在两相区内，对应温度T1时两相在合金b中的相对质量各为QL/QH=b1c1/a

8、1c1Q