合金的相结构与相图.ppt

Pt Ag 合金Ⅰ α+ L (αP + LC) βD LD βF+αE 组织组成： β+αⅡ * Pt Ag 合金Ⅱ 组织组成： α+βⅡ+β+αⅡ α+ L αP + LC αP+ βD LD αP+(αP+LC) * Pt Ag 合金Ⅲ 组织组成： β+αⅡ α+ L αP + LC LC + βD LD LC+(αP+LC) β+α * 实际中受扩散条件限制，包晶转变往往不完全 ——非平衡态 * 共晶、包晶、共析反应图型与反应式比较 * 共析转变： γ → α ＋ β —— 一个固相中同时析出两个新的固相 * 稳定化合物的相区呈直线 Mg2Si Fe3C * 四 相图与合金性能之间的关系 （一）机械性能和物理性能 固溶体强硬度较纯金属高 纯金属导电性较固溶体高 线性 共晶成分附近性能突变 * （二） 铸造性能 铸造缺陷： 偏析、疏松、缩孔等 ——结晶的温度范围、成分范围越大，偏析、缩孔等越严重。 铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大(温度和成分的间距)，铸造性能越差。 * 结论： —— 纯金属、共晶体铸造性能最好 流动性好 偏析倾向小 减少分散缩孔→为集中缩孔 偏析倾向 * （三） 锻造、压力加工及切削加工性能 单相固溶体的锻造与压力加工性能较佳，但切削加工性能不好； 合金为两相混合物时，切削加工性能较好，但锻造与压力加工性能较差。 总体： 单相固溶体不宜制作铸件而适于承受压力加工；铸造材料应当选用共晶体尽可能多的合金 * 关于相构成与组织构成： * 第三章 习题与思考题 1 解释下列名词： 合金 组元 相 组织 2 什么是固溶体？什么是金属间化合物？二者在结构、性能与应用上各有何不同？ 3 什么是固溶强化？该强化方式有何特点？Mn和C在钢中的强化效果哪个大？为什么？ 4 有形状相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含50％Ni，一个含10％Ni，铸件自然冷却后，哪一个铸件的偏析严重？ 5 为什么铸造合金常选用共晶成分的合金？ * 6 讨论：Pb-Sn合金相图如下所示：(1) 试标出各区域的组织；(2) 指出组织中含最多和最少的成分；(3) 指出组织中含共晶体（α＋β）最多和最少的成分，(4) 指出最容易和最不容易产生枝晶偏析的成分；(5) 含30％Sn的Pb-Sn合金在183℃刚结束共晶反应时和室温时，各具有何种相构成与组织构成？ * 结论： （1）匀晶转变式：L→α； （2）单相区相成分与合金原始成分一致， 即坐标点成分；两相区成分：液相成分在液相线上，固相成分在固相线上(与温度水平线的相交点)； （3）与纯金属不同，合金的结晶过程是在一定温度范围内进行的，不同温度下两平衡相的成分不相同，量也不同，两相的相对量可依据杠杆定律计算得出。 * 5 枝晶偏析 现象：枝晶内部化学成分不均匀 ——枝晶偏析 * 理论上：冷却速度无限 缓慢时，扩散使先凝固与后凝固的固溶体成分均匀一致，即固溶体晶体的长大过程是平衡―不平衡―平衡…循环往复直到最后相图规定的平衡成分。 原因： 合金凝固：L→α时在一定温度范围内结晶，树枝晶主干在较高温度先凝固，枝及边部在较低温度后凝固； * 实际上： 冷却过程非无限缓慢，扩散不完全→ 枝晶内部中心区域与边部区域化学成分不均匀 ——称之为枝晶偏析 * 影响晶内偏析的因素 （1）分配系数k0 k0 = kα / kL : 一定温度下液固两平衡相中的溶质浓度之比值。 k0 1时, k0越大偏析越小; k0 1时, k0越小偏析越小。 ——实质是与液相线和固相线间的水平距离或成分间隔有关间隔越小，偏析越小。 k0 1 k0 1 * ——晶内偏析对合金的机械性能不利。 可用高温扩散退火(固相线下100~200℃)的方法减轻或消除——又称均匀化退火 （2）溶质原子扩散能力：扩散能力大偏析小 （3）冷却速度：一般V小，偏析小 但V过大时，因晶粒细小而成分均匀 * 6 区域偏析: 固溶体合金由于不平衡结晶造成大范围内化学成分不均匀的现象 应用：区域提纯 * 7 成分过冷 过冷度：Tm-T实际 由T实际改变引起的过冷 ——热过冷 相图 成分 分布 成分 过冷 区 （1）成分过冷定义： 固溶体结晶过程中，尽管液相实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生变化，改变了液相的熔点，这种由成分变化引起的过冷现象称为～。 * （2）成分过冷对晶体成