[物理]第三章 合金的结构与相图.ppt

第三章 合金的结构与相图 具有优良的导电性、导热性、化学稳定性，美丽的金属光泽、很好的塑性； 第三章 合金的结构与相图 本章的目的: 搭起“成分-结构-性能”关系的基本框架，学会利用相图分析合金成分、平衡组织和性能的基本方法。 熟悉二元相图的建立方法、了解几种最基本的二元相图，理解合金相图与合金性能之间的相互关系 。 第三章 合金的结构与相图 本章学习内容 合金 ( alloy ) 组元 ( 元 ) ( element ) 相 ( phase ) 显微组织 ( microscopic structure ) 4、 显微组织 实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的微观组合。 固溶体 金属化合物 二.固溶体 ( solid solution ) 溶剂A + 溶质B = C bcc fcc bcc （一）. 溶质元素在固溶体中的溶解度 (二). 固溶体的结构与分类 1 按溶质原子在溶剂晶格中的位置分类? 溶质原子和溶剂原子尺寸相差较小，形成固溶体时溶质原子替换了溶剂晶格中的一部分原子，就形成了置换固溶体。 2 按溶质原子在溶剂中的溶解度分类? 有限固溶体：溶解度有一定限度的固溶体。 无限固溶体：组成元素无限互溶的固溶体。 无序固溶体：溶质原子呈无序分布的固溶体； 有序固溶体：溶质原子呈有序分布的固溶体； （四）固溶体的性能 固溶体的晶体结构与溶剂相同，但溶质原子的溶入会使溶剂的晶格产生畸变 第三节 回复与再结晶（复习） 回复、再结晶的特点和作用是什么? 影响再结晶温度和再结晶后晶粒大小因素是什么? 冷加工与热加工的区别是什么? 热加工对金属材料的组织和性能有哪些影响? 变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的晶粒与再结晶前的晶粒( )。 A 晶格类型相同 B 晶格类型不相同， C 晶格类型可能相同，晶格类型可能不相同， D 形状相同 变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的金属( )。 A 强度增加，塑性增加 B 强度降低，塑性增加 C 强度降低，塑性降低 D 强度增加，塑性增加 铅的熔点为327摄氏度，若在20摄氏度进行轧制，这种加工属（ ）。 A 热加工 B 冷加工 铜的熔点为1083摄氏度，其再结晶退火温度应选（ )摄氏度。 A 260 B 460 C 660 D 860 判断：变形后的金属再结晶退火温度越高,退火后得到的晶粒越粗大。 加热温度较高； 组织恢复为细小的等轴晶粒； 内应力完全消失； 加工硬化效果消除，材料的塑性 变形能力恢复； 性能：强度、硬度降低，塑性、韧性恢复。 二、金属间化合物 当金属间化合物在固溶体晶粒内呈弥散状质点或粒状分布时，即可显著提高合金的强度和硬度，又可使塑性和韧性下降不大。 Fe3C称渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格。 1. 配制一系列不同成分的合金； 2. 将各合金分别熔化，并以极其缓慢的冷却速度测定这些合金的冷却曲线，找出曲线上的临界点。 3. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 4. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应的数字和字母。 以热分析法为例介绍Cu-Ni合金相图的建立过程 第三节 二元匀晶相图 匀晶结晶特点： ⑴ 与纯金属一样，固溶体从液相中结晶出来的过程中，也包括有形核与长大两个过程，且固溶体更趋于呈树枝状长大。 ⑵ 固溶体结晶在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。 ⑶ 在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni 含量）是确定的。 ⑷ 固溶体结晶时成分是变化的（ L 相沿L 1 → L 3 变化，α 相沿α1 → α 2 变化），缓慢冷却时由于原子的扩散充分进行，形成的是成分均匀的固溶体。 三、二元相图的杠杆定律 现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律： ① 确定两平衡相的成分： 设合金成分为 x 过 x 做成分垂线。 过温度T1作水平线与 成分垂线交于O点， 与液固相线交点 a、b所对应的成分 xL、xα即分别为 液相和固相的成分。 因此两相的相对质量百分比为： 例（如图） 实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素(如Cu-Ni合金中的Cu)。 不仅与冷速有关，而且与液固相线的间距有关。 冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。 Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织 L是 液相， ?是溶质Sn在