- 1、本文档共47页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第2章金属学的基本知识
2.金属的结晶过程 金属的结晶过程是晶核的不断形成和长大的过程。 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团,它们时聚时散,称为晶坯。 当低于结晶温度时,原子集团变得比较稳定,不再消失,而成为结晶核心,即晶核。 这些晶核在结晶过程中不断吸附周围液体中的原子而长大。 晶胚 晶核 晶粒 金属的结晶过程 晶核的长大方式 均匀长大和树枝状长大 均匀长大 树枝状长大 3.金属晶粒大小与控制 常温下,晶粒越细,晶界面积越大,因而金属的强度、硬度越高,同时塑性、韧性也越好,即细晶强化。 晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。 形核率(N) 单位时间、单位体积内形成的晶核数目 。 长大速度(G)指单位时间内晶核向周围长大的平均线速度。 N/G比值越大,晶粒越细小。因此,凡是促进形核、抑制长大的因素,都能细化晶粒 工业生产中细化铸件的晶粒,常采用以下方法: (1)增大过冷度 金属结晶时的冷却速度越大,过冷度越大,液态金属开始结晶的温度越低,形核率N和长大速率G随之增高,结晶速度加快。 过冷度对N、G的影响 (2)变质处理 在浇注前,向液态金属中加人某种元素或化合物(称为变质剂),由它形成的微粒,起着非自发结晶核心的作用,从而使晶核数目增多,使晶粒变细。 形核方式 自发形核 非自发形核 (3)附加振动 在金属液结晶过程中,对其采用机械振动、超声波振动、电磁振动等措施,可使枝晶破碎、折断,而破碎了的细小枝晶又可起到新晶核的作用,从而增加了形核率N,使结晶后的晶粒数目增多,晶粒细小。 气轮机转子的宏观组织 细晶的熔模铸件 普通铸件 金属铸锭组织 表层细晶区 浇注时,由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用,使表面形成一层很细的晶粒区。 柱状晶区 由于模壁温度升高,结晶释放出的潜热,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。 中心等轴晶区 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。 二、合金的结晶 由于合金成分中包含有两个以上的组元,所以合金的结晶过程比纯金属复杂得多。合金的结晶过程同纯金属一样,也遵循形核与长大的基本规律。 合金相图表示在平衡状态下,合金的组成相、温度和成分之间关系的图形,又称为合金平衡图或合金状态图。 1.二元合金相图的基本知识 (1)二元合金相图的表示方法 对于二元合金系,除温度变化外,合金的成分也是可以变化的,二元合金相图是一个有纵、横坐标轴的平面图形,通常用纵坐标表示温度,横坐标表示合金的成分。 二元合金相图的坐标 如A、B两个组元组成的合金,1点为室温时纯组元A;2点为室温时纯组元B;3点表示室温时组元B 的含量为40%、组元A的含量为60%;4点表示在900℃时组元B的含量为20%、组元A的含量为80%。 (2)二元合金的建立 相图都是用实验方法测得的。以Cu-Ni二元合金为例 。 ①首先配制一系列成分不同的Cu-Ni合金 如Ⅰ:100%Cu;合金Ⅱ:Cu-20%Ni;合金Ⅲ:Cu-40%Ni;合金Ⅳ:Cu-60%Ni;合金Ⅴ:Cu-80%Ni;Ⅵ:100%Ni。 ②用热分析方法测定上述各合金的冷却曲线。 ③找出图中各冷却曲线的相变点(即转折点和平台)的温度。 ④将各相变点表示到温度-成分坐标系中的相应位置上,把物理意义相同的相变点(如转变开始点和转变终了点)连接起来。 Cu-Ni合金相图 二元合金相图的基本类型:匀晶相图和共晶相图。 2.二元匀晶相图 凡是在二元合金系中,两组元在液态和固态下均可以任何比例相互溶解所构成的合金相图。如Cu-Ni、Fe-Cr、Au-Ag等二元合金系都属于这类相图。 (1)相图分析 图中A点为纯铜的熔 点1083℃ ;B点为纯镍的 熔点1452℃。 Cu-Ni合金相图 AaB线为液相线,代表各种成分的Cu-Ni合金在冷却过程中开始结晶、或加热过程中熔化终了的温度;AbB线为固相线,代表各种成分
文档评论(0)