ch2合金相结构及金属结晶教案分析.ppt

§2 合金的相结构 合金 ( alloy )：由两种或两种以上的金属、或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 组元 ( 元 ) ( element ) ：组成合金的最基本的、独立的物质 相 ( phase )：合金中具有统一化学成分且结构相同的均匀组成部分。 合金系（alloy system）：由给定的组元可以以不同比例配制成一系列成分不同的合金，这一系列合金就构成一个合金系统。二（ 三、多）元系。 铁素体的晶体结构 （1）间隙固溶体 ( interstitial solid solution ) 2、金属化合物（intermetallic compound ) 金属化合物的主要性能 具有一定程度的金属性质。 具有较高的熔点。 硬度较高。 脆性高。 第三节 金属与合金的结晶 第四节 合金的结晶 平衡凝固（equilibrium solidification）是指凝固过程是在无限缓慢地冷却，原子(组元)扩散能够充分进行以达到相平衡的成分。这种凝固方式所得到的组织称为平衡组织。 固溶体的凝固过程也是一个形核和长大的过程。形核方式可以是均匀形核，也可以依靠外来质点非均匀形核 固溶体的平衡凝固 合金平衡结晶时的组织变化示意图 固溶体非平衡结晶时，由于从液体中先后结晶出来的固相成分不同，结果使得一个晶粒内部化学成分不均匀，这种现象称为晶内偏析。 由于固溶体一般都以枝晶状方式结晶，枝晶轴（干）含有高熔点组元多，而枝晶间含有低熔点的组元多，导致先结晶的枝干和后结晶的枝间成分不同，故称为枝晶偏析（dendritic segregation）。枝晶偏析属于晶内偏析。枝晶偏析的合金对合金的力学性能（mechanical property）影响较大。容易导致合金塑性（plasticity），韧性（toughness）下降；易引起晶间腐蚀（corrosion），降低合金的抗蚀性能 枝晶偏析 2.共晶相图 两组元在液态互溶，在固态时有限互溶，而且发生共晶反应的合金系。 Pb-Sn，Pb-Sb，Cu-Ag，Al-Si等。 共晶反应 ：在一定条件下（温度、成分），由均匀液相同时结晶出两种不同固相的转变。 L（液体）＝ α + β T℃ 共晶相图的建立 温度 成分 100%A 100%B L L + SA L + SB 共晶相图分析 相图中有三个基本相：液相（L）、固相α和β 相图中有相线：液相线、固相线和共晶转变线。共晶转变线是一条水平线，是L、α和β三相共存的温度和各相的成分。成分为E的液相在该温度下发生共晶反应： LE→ αM +βN 共晶组织（eutectic structure）的特点是两相细弥混合。发生共晶转变的温度称为共晶温度（the eutectic temperature）。发生共晶转变的液相成分点E称为共晶点（the eutectic point）或共晶成分。 相图中相区：三个单相区 L相区、α相区和β相区；三个双相区 L+α相区、L+β相区、α+β相区；三相共存于MEN线 L+α+β。 根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类：端部固溶体合金、亚共晶合金（hypoeutectic alloys）、过共晶合金（hypereutectic alloys）、共晶合金（eutectic alloy）。 共晶相图各点、线、区含义 (1)??端部固溶体合金 SA+(SA+SB) SB +(SA+SB) X% Y℃ SA+SB LX SA+SB Y℃ SA L SA L SA L 温度 成分 100%A 100%B L L + SA L + SB 结晶过程组织转变：L → L+αⅠ→αⅠ→αⅠ+βⅡ 匀晶反应＋脱溶转变 室温组织： α+βⅡ 室温相结构： α+β 结晶过程相结构转变：L → L+α→α→α+β (2)??共晶合金 该合金发生共晶反应： Ld→ αc +βe 结晶过程： L→L+（α+β）→(α +β) 共 这一过程在恒温下进行，直至凝固结束。形成共晶体（α+β）。两个相的相对量可用杠杆法则求得： αc = ed/ce βe = cd/ce （3）亚共晶合金 其结晶过程：L→L+α→L+α+（α+β）共→α+ (α +β) 共→α+βⅡ+ (α+β) 共 室温组织： α+βⅡ+ (α+β) 共 在共晶转变之前，从液态中先结晶