机械工程材料_部分1（共计802页）.ppt

7、相图与合金性能之间的关系 ⑴ 相图与合金力学性能、物理性能的关系 ①两相机械混合物的合金:性能与合金成分呈直线关系，是两相性能的算术平均值，如： ?混= ???Q? + ?β?Qβ HB混=HB? ?Q? +HBβ?Qβ (Q? 、Qβ为两相相对重量) * * * * * * * * * * * 共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。发生共晶反应的温度称共晶温度。代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。 具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共 晶点以右的合金称过共晶合金。 凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。 ⑵ 合金的结晶过程 ① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程 在3点以前为匀晶转变，结晶出单相? 固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。 温度降到3点以下， ? 固溶体被Sn过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相—? 相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。 H 由于二次相析出温度较低，一般十分细小。 室温下?Ⅱ的相对重量百分比为： 由? 析出的二次? 用?Ⅱ 表示。 随温度下降，? 和? 相的成分分别沿CF线和DG线变化， ?Ⅱ的重量增加。 Ⅰ合金室温组织为? + ?Ⅱ 。 成分大于 D点合金结晶过程与Ⅰ合金相似，室温组织为? + ? Ⅱ 。 A B C D E F G ② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程 液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：LE ?(?C+?D) 。 共晶组织形态 在共晶转变过程中，L、 ?、 ? 三相共存, 三个相的量在不断变化，但它们各自成分是固定的。 共晶组织中的相称共晶相.共晶转变结束时，? 和 ? 相的相对重量百分比为： E(61.9) D(97.5) C(19.2) 共晶结束后，随温度下降， ? 和? 的成分分别沿CF线和DG线变化，并从共晶 ? 中析出?Ⅱ ，从共晶 ? 中析出?Ⅱ ，由于共晶组织细， ?Ⅱ与共晶?结合， ?Ⅱ与共晶? 结合，共晶合金的室温组织仍为 ( ?+? ) 共晶体。 室温下两相的相对重量百分比是多少？ Pb-Sn共晶合金组织 ③ 亚共晶合金(Ⅲ合金)的结晶过程 合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到2点，固相成分变化到C点，液相成分变化到E点, 此时两相的相对重量为： 在2点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反应： L ?(? + ?) ，转变为共晶组织，共晶体的重量与转变前的液相重量相等, 即QE =QL 反应结束后，在共晶温度下?、 ? 两相的相对重量百分比为： 温度继续下降，将从一次? 和共晶? 中析出?Ⅱ，从共晶? 中析出?Ⅱ。其室温组织为?Ⅰ+ (?+?) + ?Ⅱ。 亚共晶合金的结晶过程 如何求室温下三种组织组成物的相对重量？ ④ 过共晶合金结晶过程 与亚共晶合金相似，不同的是一次相为 ? , 二次相为?Ⅱ 室温组织为?Ⅰ+(?+?)+?Ⅱ。 ⑶ 组织组成物在相图上的标注 组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。 ?Ⅰ和?Ⅰ, ?Ⅱ和?Ⅱ,共晶体(?+?)都是组织组成物。 相与相之间的差别主要在结构和成分上。 组织组成物之间的差别主要在形态上。如?Ⅰ 、 ?Ⅱ和共晶 ? 的结构成分相同，属同一个相，但它们的形态不同，分属不同的组织组成物。 将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与显微镜下观察到的组织一致。 Pb-Sn亚共晶组织 组织组成物在相图上的标注 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 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+ Mg