金属材料及热处理 第4版 教学课件 作者 丁仁亮 2_第四章 合金的结构与结晶.pptVIP

第四章　合金的结构与结晶 第一节　合金的相结构第二节　二元合金相图第三节　合金的力学性能与相图的关系 第一节　合金的相结构 一、合金与相的基本概念1.合金2.组元3.合金系4.相5.组织6.结构二、合金中相结构的基本类型1.固溶体 第一节　合金的相结构 图4-1　置换固溶体 (1)置换固溶体　当溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格中的一些结点位置时，所形成的固溶体相称为置换固溶体， 第一节　合金的相结构 如图4-1所示。 图4-2　间隙固溶体结构示意图 第一节　合金的相结构 (2)间隙固溶体　当溶质原子在溶剂晶格中不占据结点位置，而是嵌入各结点之间的空隙内形成的固溶体称为间隙固溶体，如图4-2所示。 4z3.tif 2.金属化合物三、合金的组织与结构 第二节　二元合金相图 一、二元合金相图的建立 4z4.tif 第二节　二元合金相图 4z5.tif 1)配制图4-6所列的不同成分合金。2)用热分析法分别作出每种成分的一系列冷却曲线(图4-6a)。 第二节　二元合金相图 3)以横坐标(图4-6b)表示合金成分，纵坐标表示温度，将测量的合金相变临界点分别标在坐标图上相应的合金成分线上。4)将各点连成光滑曲线，再根据热分析结果，填上相区，即得此二元合金相图。二、基本相图1.匀晶相图 第二节　二元合金相图 4z6.tif (1)相图分析　图4-7为工业用Cu-Ni合金相图，有三个相区：液相线tAatB以上为液相区，以L表示； 第二节　二元合金相图 固相线tAbtB以下为固相区，以α表示；上下临界线之间为L相和α相共存，称为两相区，以(L+α)表示。(2)合金的结晶过程　图4-7右边示意图说明wNi=60％的铜镍合金的结晶过程。 4z7.tif 第二节　二元合金相图 2.共晶相图 4z8.tif (1)wSn＜19％时的Pb-Sn合金　从图4-8可知， 第二节　二元合金相图 wSn=12％的合金由液态慢冷到点1时，开始析出α 固溶体。(2)wSn＝61.9％的共晶合金　从图4-8可以看出，wSn=61.9％的合金从液态缓冷到温度tE时同时析出α和β两种晶体，即为共晶反应，这一过程一直进行到液相完全消失为止。(3)亚共晶合金　在图4-8中，成分位于点M到点E之间的合金，称为亚共晶合金，例如wSn=50％的合金。(4)过共晶合金　在图4-8中，成分位于点E和点N之间的合金称为过共晶合金。3.其它相图(1)包晶相图　两个组元在液态无限互溶，在固态形成有限固溶体并发生包晶反应的相图，称为包晶相图，如Pt-Ag、Sn-Sb、Cu-Sn、Cu-Zn 等合金系的相图，均为包晶相图。 第二节　二元合金相图 (2)具有稳定化合物的二元相图　所谓稳定化合物，是指熔化前既不分解也不产生任何化学反应的化合物，例如Mg与Si，即可形成稳定化合物Mg2Si，而Mg-Si相图就是形成稳定化合物的二元合金相图，可以认为是由Mg-Mg2Si和Mg2Si-Si两个共晶相图组成的。 第三节　合金的力学性能与相图的关系 一、力学性能与相图的关系 图4-9　固溶体合金的力学性能和物理性能与相图的关系a)匀晶系合金　b)共晶系合金 第三节　合金的力学性能与相图的关系 1)单相固溶体的合金相图为匀晶相图，实验表明，固溶体的性能与溶质元素的溶入量有关，总的规律是呈透镜形曲线关系。2)两相混合物一般分两种情况，一种是形成普通混合物，另一种是通过共晶或共析转变形成机械混合物。二、合金的铸造性与相图的关系思考题和习题1.解释下列名词：2.什么是固溶体和金属化合物？它们的特性怎样?3.间隙固溶体和间隙相在晶体结构和性能上的差别是什么？4.固溶体主要有哪两种？它们的形成条件是什么？5.下列为Pb-Sb合金的热分析数据： 第三节　合金的力学性能与相图的关系 (1)作出相图；(2)填写相区；(3)分析wPb=95％、wPb＝88.8％和wPb＝50％三种合金的结晶过程；(4)画出这些合金在室温时的组织示意图。6.试述固溶强化、加工硬化的原理，并说明它们的区别。7.今有两个形状相同的铜镍合金铸件，一个wNi＝90%，一个wNi＝50%，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？