第二章 金属的凝固.ppt

⑴ 缩孔：缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的可通过改变结晶时的冷却条件和加冒口等来进行控制。钢锭出现缩孔在锻轧前应切除. ⑵偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭(件)在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造成宏观上的成分不均匀，称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。 ⑶气孔: 气孔是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中的气泡.铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。 Pb-Sn合金的结晶过程 在3点以前为匀晶转变，结晶出单相? 固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。 温度降到3点以下， ? 固溶体被Sn过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相—? 相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。由? 析出的二次? 用?Ⅱ 表示。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。 Ⅰ合金室温组织为? + ?Ⅱ 。 在共晶转变过程中，L、 ?、 ? 三相共存, 三个相的量在不断变化，但它们各自成分是固定的。 共晶组织中的相称共晶相.共晶转变结束时，? 和 ? 相的相对重量百分比为： 析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形状。 ② PD成分合金：匀晶?包晶?二次析出。 室温组织为? +βII+β + ?II ③ DC成分合金：匀晶?包晶?匀晶?二次析出 室温组织为β +?II。 共析相图与共晶相图相似，对应的有共析线(PSK线)、共析点(S点)、共析温度、共析成分、共析合 共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。 三、相图与合金性能之间的关系 ⑴ 相图与合金力学性能、物理性能的关系 ①两相机械混合物的合金:性能与合金成分呈直线关系，是两相性能的算术平均值，如： ?混= ???Q? + ?β?Qβ HB混=HB? ?Q? +HBβ?Qβ (Q? 、Qβ为两相相对重量) ② 单相固溶体的合金： 性能随成分呈曲线变化，随溶质含量增加，σ、HB、?增加，塑性下降。 ③ 形成稳定化合物的合金： 性能-成分曲线出现拐点。 ⑵ 相图与铸造性能的关系 铁碳合金的组元 Fe组元 铁是过渡族元素, 熔点或凝固点为1538℃, 相对密度是7.87g/cm3。 纯铁从液态结晶为固态后, 继续冷却到1394℃及912℃时, 先后发生两次同素异构转变。 性能特点：强度低、硬度低、塑性好 Fe3C组元 Fe3C是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 通常称为渗碳体, 用Cm表示。 性能特点：硬而脆，塑性几乎为零 铁碳合金的相 铁素体 铁素体 碳在?-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或? 表示。 碳在δ -Fe中的固溶体称δ - 铁素体，用δ 表示。 二者都是体心立方间隙固溶体。 铁素体的溶碳能力很低，在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。 铁素体为多面体晶粒，性能与纯铁相似。 奥氏体 碳在? -Fe中的固溶体，用A或 ? 表示。 是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在? 区进行. 碳钢室温组织中无奥氏体。 奥氏体 渗碳体 就是Fe3C组元，含碳6.69% 是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。 由于碳在?-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。 根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，铁碳合金的机械性能有很大影响。 铸铁中的石墨 钢中的渗碳体 铁碳合金相图的特征分析 特征点 ? ? ? ? ? J点（包晶点） C点（共晶点） ? 共晶反应产物称在恒温下进行， 反应过程中L、A、Fe3C三相共存，三相成分一定。? C点（共晶点） 共晶反应产物是奥氏体与渗碳体的混和物，称莱氏体（Le）。 其中的渗碳体称共晶渗碳体。 莱氏体硬度高，脆性大。 ? ?? ???? ? 为什么莱氏体硬度高，脆性大? 莱氏体组织形态 块状或粒状A(727℃时转变成珠光体)分布在渗碳体基体上 S点（共析点） 共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物, 称珠光体，以符号P表示。 珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。? 共析反应在恒温下进行, 反应过程中，A、F、Fe3C三相共存，三相成分一定。 珠光体组织形态 呈层片状，相间分布渗碳体片与铁素体片 珠光体性能 强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。 抗拉强度