ww第03章材料的凝固与相图讲解.ppt

第三章 材料的凝固与相图 第一节 概述 第二节 纯金属的结晶 一、结晶时的过冷现象 二、结晶的条件 二、结晶的条件 二、结晶的条件 三、结晶的过程 晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。 三、结晶的过程 三、结晶的过程 三、结晶的过程 三、结晶的过程 四、结晶后的晶粒大小 四、结晶后的晶粒大小 五、细化铸态晶粒的方法 五、细化铸态晶粒的方法 第三节 合金的相结构 二、固溶体 二、固溶体 二、固溶体 二、固溶体 三、金属化合物(中间相) 三、金属化合物(中间相) 第四节 二元合金相图 一、概念 一、概念 二、二元合金相图的建立 三、二元匀晶相图 三、二元匀晶相图 四、杠杆定律 因此两相的相对重量百分比为： 杠杆定律 五、二元共晶相图 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。 五、二元共晶相图 五、二元共晶相图 五、二元共晶相图 五、二元共晶相图 五、二元共晶相图 Pb-Sn合金的结晶过程 五、二元共晶相图 组织组成物在相图上的标注 水平线PDC称包晶线，与该线成分对应的合金在该温度下发生包晶反应：LC+?P?β D 。该反应是液相L包着固相?, 新相 β 在L与α的界面上形核，并向L和?两个方向长大。 七、相图与材料性能的联系 七、相图与材料性能的联系 Summary 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 合金Ⅰ(成分在AG之间) L → L+α → α 转变过程完全同固溶体，最后组织为单相固溶体。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 合金Ⅱ(成分在GC之间) L → L+α → α→ α+βII 在到CG线之前同合金I，到CG线之下，α相中溶剂B组元的量为过饱和，从中将有β相析出。一般从固态α析出的β相在的内部成点状分布。值得指出的是β量少时往往先在α的晶界处，此外，固态析出转变原子迁移和β形核较困难，当过饱和度不大时，这个析出往往不发生。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 合金Ⅲ(成分在CE之间) L → L+α → α初+(L+α+β)→ (α初+ βII)+(α+β)共 在到达TE温度前转变同固溶体的转变,在TE温度下剩余的液体转变同共晶成分E(合金Ⅳ)的转变。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 组织组成物和相组成物的区别： 组织组成物：组织中形貌相同的组成部分。右图包括(α初+ βII)和(α+β)共 两种组织组成物 相组成物：显微组织中所包含的相。右图包括α和β两种相。 组织组成物可以是单相，也可以是多相，如 (α+β)共 。 ?Ⅰ和?Ⅰ, ?Ⅱ和?Ⅱ,共晶体(?+?)都是组织组成物。 相与相之间的差别主要在结构和成分上。 共晶转变平衡相 室温下的组织组成物 H X G F III 第四节 相图知识 1.二元包晶相图 两组元在液态下无限互溶，固态下有限溶解，并且发生包晶转变。 相图的构成：ac和bc为两液相线，与其对应的ad和bp为两固相线；df和pg固溶体α、β的溶解度随温度变化线；dpc为包晶转变线。 它们分隔相图为三个单相区L、α、β；三个双相区L＋α、L＋β、α＋β； 一个三相区 L＋α＋β，即水平线dpc为包晶线。 包晶转变 L+α → β 六、其他类型相图 在一定温度下，由一个液相包着一个固相生成另一新固相的反应称包晶转变或包晶反应。 第四节 相图知识 2.形成稳定化合物的相图 以化合物的单相区为界将相图分割成若干区域，则每个区域为已经讨论过的简单(匀晶、共晶、包晶)相图，按简单相图的规律来分析。Mg-Si相图可分为Mg-Mg2Si和Mg2Si-Si两个共晶相图。 第四节 相图知识 3.固态转变的相图 冷却过程中的相变全部在固体中发生。和简单(匀晶、共晶、包晶)相图对应的有下列转变，对应相图形式相同。 ? + α → β 包析 包晶 ? → α + β 共析 共晶 α → βII 脱溶 匀晶 反应式 固态转变 简单相图 第四节 相图知识 1.力学、物理性能 　● 溶质元素 → 晶格畸变 → 强度、硬度↑（ 浓度50%时最大 ） 　● 硬度随成分的变化呈直线关系，大致是两相性能的算术平均值。 　● 强度与组成相或组织组成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密，强度越高（共晶点处，共晶组织细小、均匀细密，强度达最高值。） 第四节 相图知识 2.加工的工艺性能 铸造性能：液相线和固相线之间距离越小，液体合金结晶的温度范围越窄，铸造性能越好。因而纯金属和共晶合金的流动性最好，缩孔集中，铸造性能好。 液、固相线温度间隔大时，形成枝晶偏