金属学-第三章习题.ppt

第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第四节匀晶相图及固溶体的结晶 第五节共晶相图及其合金的结晶 第五节共晶相图及其合金的结晶 第五节共晶相图及其合金的结晶 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 第八节 二元相图的分析和使用 三、根据相图判断合金的性能 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 水平距离：成分间隔 垂直距离：温度间隔 合金相图上液相线和固相线之间的 成分间隔 成分过冷区 整个液体都可以成核，并且晶枝均匀生长 较宽的液固两相混合区 阻碍液体流动 糊状凝固 三、根据相图判断合金的性能 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 水平距离：成分间隔 垂直距离：温度间隔 合金相图上液相线和固相线之间的 温度间隔 树枝晶长大时间 枝晶长大 阻碍液体流动 三、根据相图判断合金的性能 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 水平距离：成分间隔 垂直距离：温度间隔 合金相图上液相线和固相线之间的 不易产生宽的过冷成分 结晶自铸件表面开始后循序向心部推进 液相中难以形核，使液固相之间界面分明，已结晶固相表面比较光滑，液体流动阻力小 壳状凝固 三、根据相图判断合金的性能 二）根据相图判断合金的铸造性能 糊状凝固，枝晶 液体被分割 凝固收缩 分散缩孔 温度间隔 晶粒间液相状态保持时间 收缩应力作用 合金强度低 热裂 例如：球墨铸铁、铝合金、镁合金及锡青铜等 三、根据相图判断合金的性能 二）根据相图判断合金的铸造性能 壳状凝固 液体被分割 凝固收缩 集中缩孔 温度间隔 液相状态保持时间 热裂 例如：灰铸铁、低碳合金钢、铝青铜等 金 属 学 与 热 处 理 *金属学与热处理—安工 金属学与热处理—安工 金 属 学 与 热 处 理 上 课 ！ 1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 答： 五、成分过冷 负温度梯度 正温度梯度 五、成分过冷 由于界面前沿液相中的成分差别引起固液界面前沿一定范围内的液相实际温度低于平衡结晶温度而形成过冷区域的现象。 成分过冷： 过冷区域 五、成分过冷 成分过冷对晶体成长形状的影响 突出部分顶端的溶质原子向远处扩散比两侧的要好。 沟槽溶质浓度高 平衡结晶温度低 过冷度小 生长速度低于顶端 沟槽加深 一定条件下平衡，界面以恒定速度推进 胞状界面 胞状组织、胞状晶、蜂窝组织 树枝晶 过冷区域很小 过冷区域很大 1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 答： 纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必需在负的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面状长大。而固溶体实际凝固时，往往会产生成分过冷，当成分过冷区足够大时，固溶体就会以树枝状长大。 2、何谓合金平衡相图，相图能给出任一条件下的合金的显微组织吗？ 答： 相图是表示在平衡条件下合金系种合金的状态与温度、成分间的关系图解-状态图或平衡图。 3、在两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的ωNi=90%，另一个铸件的ωNi=50%，铸后自然冷却。 问：凝固后哪一个铸件的偏析严重，为什么？ 消除偏析的措施有哪些？ 答： 晶内偏析、区域偏析 三、固溶体的不平衡结晶 晶内偏析（枝晶偏析）： 在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 铜镍合金铸态组织： 枝干先结晶：含镍多，不易浸蚀，呈亮白色 枝间后结晶：含铜多，以浸蚀，呈暗黑色 先结晶的部分含高熔点组元较多 晶内偏析对合金的性能有很大的影响。 力学性能、耐蚀性能下降， 均匀化退火消除：低于固相线100-200°，长时间保温 三、固溶体的不平衡结晶 影响晶内偏析的因素： 1、分配系数k0 偏析最大程度： 当k0＜1时，k0越小，偏析越大； 当k0＞1时，k0越大，偏析越大 2、原子的扩散能力、结晶温度 例如钢中硅偏析小，磷偏析大 3、冷却速度 冷却速度大，偏析大 冷却速度大，过冷度大，晶粒小 四、区域偏析和区域提存 一）区域偏析 固溶体合金在不平衡结晶时还会造成大范围内化学成分不均匀现象。 假设：成分为C0、k0＜1的液态合金在圆管内从左端向右端逐渐凝固。（固相内无扩散，液相内扩散均匀） x1 x2 x3 k1C 1