机械工程材料第三章材料的凝固.ppt

⑵ 柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难。加上模壁的定向散热，使已有的晶体沿着与散热相反的方向生长而形成柱状晶区。 ⑶中心粗等轴晶区: 由于结晶潜热的不断放出，散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。 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. 2、铸造缺陷 铸造缺陷的类型较多，常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、白点等，它们对性能是有害的. 缩孔 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。 硫在钢锭中偏析的模拟结果 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 铸件中的气孔 孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。 缩松 Martensite Martensite, named after the German metallurgist (1850–1914), most commonly refers to a very hard form of steel crystalline structure, but it is also any crystal structure that is formed by displacive transformation. Martensite is not shown in the equilibrium phase diagram of the iron-carbon system because it is a metastable phase, the kinetic product of rapid cooling of steel containing sufficient carbon. 3、二元包晶相图 当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生包晶反应时所构成的相图称作包晶相图。 以Pt-Ag相图为例简要分析 L+? L+? L ? ? ? +? ⑴ 相图分析 单相区：L、?、β 二相区：L+?、 L+?、?+? 三相区：L+?+? （水平线PDC） 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。 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。 ⑵ 合金的结晶过程 ① 包晶成分合金：匀晶?包晶?二次析出。 室温组织为β + ?II ② PD成分合金：匀晶?包晶?二次析出。 室温组织为? +βII+β + ?II 时间 温度 ③ DC成分合金：匀晶?包晶?匀晶?二次析出 室温组织为β +?II。 时间 温度 4、形成稳定化合物的二元相图 稳定化合物是指在熔化前不发生分解的化合物(如Mg-Si系的Mg2Si和Fe-C系的Fe3C) 。其成分固定，在相图中是一条垂线(代表一个单相区)。垂足是其 成分, 顶点是其熔点, 结晶过程同纯金属. 分析这类相图时，可把稳定化合物当作纯组元看待，将相图分成几个部分进行分析. Mg2Si Mg2Si+Si Mg+ Mg2Si Si L+ Mg2Si L+ Si L+ Mg2Si L+ Mg 6、二元相图的分析步骤 实际二元相图往往比较复杂，可按下列步骤进行分析。 ⒈ 分清相图中包括哪些基本类型相图 ⒉ 确定相区 ⑴ 相区接触法则 相邻两个相区的相数差为1 ⑵ 单相区的确定 ① 液相线以上为液相区； Fe- Fe3C相图 ② 靠纯组元的封闭区是以该组元为基单相固溶体区； ③ 相图中的垂线可能是稳定化合物（单相区），也可能是相区分界线； ④ 相图中部出现的成分可变的单相区是以化合物为基的单相固溶体区； ⑤ 相图中每一条水平线必定与三个单相区点接触。 Cu-Zn相图 ?+? ? ? ⑶ 两相区的确定：两个单相区之间夹有一个两相 区，该两相区的相由两相邻单相区的相组成。 ⑷ 三相区的确定：二元相图中的水平线是三相区，其三个相由与该三相区点接触的三个单相区的相组成。 Fe-Fe3C相图 ⑴作出典型合金冷却曲线示意图 二元合金冷却曲线的特征是: ①在单相区和两相区冷却曲线为一斜线。 ⒊ 分析典型合金的结晶过程 ②由一个相区进入另一相区时, 冷却曲线出现拐点