金属材料概论第三章.ppt

Macroetched test samples of commercial purity Al (left: unrefined; right: refined by Al-5Ti-1B master alloy) 纯 Al 50 mm Al-5Ti-1B 1 magnet 2 crucible 3 transformer 磁场搅拌装置 1 2 3 B N S δ-Fe γ-Fe α-Fe 1394℃ 912℃ 体心立方 面心立方 体心立方 四、金属的同素异构性 铁具有典型的同素异构转变 TmFe =1535℃ 同素异构转变: 固态金属随温度变化而发生晶格改变的 现象，称为同素异构转变。 金属的同素异构转变与液态金属的结晶过程相似，是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶故称为二次结晶或重结晶！ 第三节 合金的结晶与相图 学习内容： 合金的应用比纯金属广泛得多 → 因为合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯 金属高许多；某些合金还具有特殊的电、磁、耐 热、耐蚀等物理、化学性能。 一 概念 二 合金相结构 三 二元合金相图 一 概 念 1· 合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经 熔炼或烧结、或采用其它方法组合而成的具有 金属特性的物质。 2· 组元：组成合金最基本的、独立的物质，简称为元。 一般指组成合金的元素，或稳定的化合物。 例如：黄铜的组元是铜和锌；碳钢的组元是铁和碳， 或是铁和金属化合物Fe3 C 黄铜:Cu与Zn的合金。Zn的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含Zn量不超过45%，含Zn量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。 ? 青铜:Cu和Sn的合金。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其它合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。? ? ? ? ? 白铜:Cu和Ni的合金。 紫铜:纯铜，表面形成氧化铜膜后呈紫色 3· 合金系：由给定的组元可以以不同的比例配制成不 同的合金，这一系列合金就构成一个合金 系统，简称合金系 例如：Al50 Ni 50, Al90 Ni 10 → at.% / wt.% 二元合金：由两个组元组成的合金。例如：铁碳合金、 铜镍合金、铝铜合金 * * 一、概述 二、纯金属结晶 三、合金的结晶与相图 四、铸件组织与冶金缺陷 第一节 概述 凝固：金属由液态 固态的过程→形成的固态物 质为晶体、非晶体 转变 一次结晶：物质从液态转变为固体晶态的过程 二次结晶：物质从一种固体晶态过渡为另一种固体晶 态的转变过程 结晶：金属由液态 固态的过程 → 原子由不规 则的排列转变到有规则的排列，凝固后的固态 物质通常是晶体 转变 (一)概念 (二)学习的意义： 形状、大小和分布 → 极大的影响着金属的工艺性能和使用性能 液态金属经过结晶得到的组织→铸态组织 掌握结晶过程的基本规律为研究其它相变奠定基础 液相向固相的转变是一个相变过程 研究和控制金属的结晶过程 → 提高金属使用性能和工艺性能的一个重要手段 第二节 纯金属结晶 一、结晶条件 把纯金属置于坩埚内加热成均匀熔体 →使其缓慢冷却 →在冷却过程中，每隔一定时间测定温度变化 →直至结晶完毕后冷却到室温 冷却曲线：将温度随时间变化的关系绘制成曲线 温度T 时间τ △T Tm Tn 理论结晶温度（Tm ） 金属的熔化和结晶应在同一温度下进行，该温度称为 平衡结晶温度（理论结晶温度） 液体中金属原子结晶到晶体上的速度 晶体上的原子溶解入液体中的速度 晶体与液体处于平衡状态 （一）结晶过程的宏观现象 过冷现象 结晶潜热 ①液态金属冷却到理论结晶 温度Tm（熔点）时→ 未 开始