4-第四讲-晶粒度控制及二元相图概述.ppt

* S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * 薛小怀 副教授 如果将合金I成分的C的点r看作杠杆的支点，将WL和Wa看作作用在a和b上的力，按照力学上的杠杆原理，可将 WL / Wa= rb / ar 称为杠杆定律。 * 薛小怀 副教授 杠杆定律的文字表达 要求合金在某温度时的两平衡相的相对质量，可在该合金成分的垂直线上，沿该温度坐标点画一水平杠杆与该两相区的边界相交，其交点在横坐标上的投影就是两平衡相的成分。此时两交点内的水平线被合金的成分分为两个线段，两相的重量比与这两线段的长度成反比。 应当注意杠杆定律只能适用于两相区。 * 薛小怀 副教授 合金的相图与性能的关系 合金的物理、力学性能 与相图的关系： a）匀晶； b) 混合物。 * 薛小怀 副教授 工艺性能与相图的关系 纯组元和共晶成分流动性好，缩孔集中； 液相固相线间距越小，结晶温度范围越窄，流动性越好。 * 薛小怀 副教授 单相固溶体合金具有较好的塑性，变形抗力小，变形较均匀，故压力加工性能良好，但切削加工性能差。 两相混合物的合金的塑性不如单相固溶体合金好，特别是其中含有硬而脆的相，呈网状分布其塑性更差。 当合金中含有低熔点共晶时，容易导致“热脆”。 两相混合物的合金的切削加工性能，通常均优于单相固溶体合金。 * * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian * S.Tian 第四讲 晶粒度控制及二元相图概述 工程材料与焊接基础 * 薛小怀 副教授 金属结晶的一般过程 当液态金属过冷到一定温度时，一些尺寸较大的近程原子集团开始变得稳定，而成为结晶核心，又称为晶核。形成的晶核按各自方向吸附周围原子自由长大，在长大的同时又有新晶核出现、长大。当相邻晶体彼此接触时，被迫停止长大。而只能向尚未凝固的液体部分伸展，直至全部结晶完毕。因此，在一般情况下金属是由许多外形不规则、位向不同、大小不同的晶粒组成的多晶体。 * 薛小怀 副教授 纯金属结晶的一般过程 * 薛小怀 副教授 （1）自发形核：近程有序的原子集团达到一定过冷度时成为稳定晶核，由自身产生。 （2）非自发形核：依靠悬浮在熔体中难熔杂质的固态颗粒或有意加入固态微粒形成的晶核。 晶核形成的两种形式 * 薛小怀 副教授 散热条件好的部位优先长大，典型的为枝晶长大。 晶核长大 三次枝晶和锑锭表面树枝状晶体 * 薛小怀 副教授 （1）晶粒大小与性能的关系： HOLL-PETCH关系。 （2）晶粒大小控制 ： 增大过冷度； 变质处理； 振动搅拌。 晶粒度及其控制 * 薛小怀 副教授 （1）表面细晶区；（2）柱状晶区；（3）等轴晶区。 金属的铸态组织 * 薛小怀 副教授 铸锭不仅晶粒大小、形态、分布不均匀，而且长存在成分偏析、气孔、缩孔、疏松、裂纹等缺陷。 因此，必须经过轧制，在高温和压力下使晶粒细化，气孔、裂纹焊合。 如果采取有效的工艺措施，能获得较好的铸件组织。 * 薛小怀 副教授 金属的同素异晶转变 金属在固态下随温度的改变由一种晶格变为另一晶格的现象。 常温下同素异晶体用?表示，较高温度依次用?、?、?等表示。 * 薛小怀 副教授 液态铁结晶后是体心立方晶格，称为δ-Fe。在1394℃以下转变为面心立方晶格，称为γ-Fe，γ-Fe的晶核容易在δ-Fe的晶界上形成。γ-Fe冷却到912℃又要转变为体心立方晶格，称为α-Fe。 * 薛小怀 副教授 同素异晶转变的规律与特点 有一定的转变温度、需要过冷、有潜热生成，转变过程仍旧是晶核的形成与长大。特点为： （1）受扩散过程的影响，需较大的过冷度； （2）晶格变化引起体积变化，产生内应力； （3）新相晶核在旧相晶界或某些特定晶面上生成。 * 薛小怀 副教授 工业上应用的金属材料大都是合金。 合金——由两