第03章 结晶与相图.ppt

第三章 材料的凝固与相图 第一节 概述 二、凝固状态的影响因素 第二节 纯金属的结晶 二、结晶的结构条件 三、结晶时的过冷现象 四、结晶的一般过程 四、结晶的一般过程 五、形核 六、晶核的长大 六、晶核的长大 七、晶粒大小的概念 八、铸件晶粒大小的控制 九、凝固体的结构 第三节 材料的相结构 二、固溶体 二、固溶体 二、固溶体 二、固溶体 三、化合物(中间相) 三、化合物(中间相) 三、化合物(中间相) 三、化合物(中间相) 三、化合物(中间相) 三、化合物(中间相) 第四节 相图知识 一、概念 一、概念 二、二元匀晶相图与固溶体的凝固 二、二元匀晶相图与固溶体的凝固 二、二元匀晶相图与固溶体的凝固 二、二元匀晶相图与固溶体的凝固 三、二元共晶相图 三、二元共晶相图 三、二元共晶相图 三、二元共晶相图 三、二元共晶相图 三、二元共晶相图 四、其他类型相图 四、其他类型相图 四、其他类型相图 五、相图与材料性能的联系 五、相图与材料性能的联系 第四节 相图知识 3.固溶体材料冷却时组织转变： 1.与纯金属凝固一样由形核和长大来完成结晶过程，实际进行在一定的过冷度下。 2.凝固在一温度范围内进行。只有在温度不断下将时固体量才增加，温度不变，液固数量维持平衡不变。 3.凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。 特点： 如果冷却速度较快，液体和固体成分来不及均匀，除晶粒细小外，固体中的成分会出现不均匀，树枝晶中成分也不均匀，产生晶内偏析；冷却慢了会出现区域偏析。工程中采用先快冷，再在固态较高温度下让成分均匀。 第四节 相图知识 1. 相图形式 两组元在液态下无限互溶，固态下有限溶解，一组元溶入另一组元中时都使凝固温度下降，并发生共晶转变。如Pb—Sn、Ag—Cu等形成二元合金对应的相图就是二元匀晶相图。 相图的构成：tAE和tBE为两液相线，与其对应的tAC和tBD为两固相线；CG和DH固溶体α、β的溶解度随温度变化线；CED为水平共晶线。将相图分成三个单相区 L、α、β；三个双相区L＋α、L＋β、α＋β和 一个三相区L＋α＋β，即CED为共晶线。 第四节 相图知识 2. 共晶合金的凝固 过程 在TE温度以上仅是液体的冷却 到达略低于TE的温度，按L＋α相区分析应为从液体中析出C成分的α相，而按L＋β相区分析应从液体中析出D成分的β相。如果α和β按一定的比例析出，最终液体的成分不变，两固相不断同时析出，即共同结晶，故称为共晶转变，直到液体完全消失，结晶过程完成，得到的是两固相的混合物，称为共晶体。 在TE温度以下仅是固体的冷却 成分为E点 第四节 相图知识 2. 共晶合金的凝固 特点 在液体中α和β同时具有析出条件，都可以析出。 由于α和β析出过程在成分上可以互相补充和促进，共同析出。 凝固过程可以在恒温下进行到结束。 最终得到两相交替的混合组织。 结论：合金Ⅳ(成分在E点附近) L →α+β 转变发生在TE温度，得到的两项交替分布的组织称为共晶体。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 合金Ⅰ(成分在AG之间) L → L+α → α 转变过程完全同固溶体，最后组织为单相固溶体。 合金Ⅱ(成分在GC之间) L → L+α → α→ α+βII 在到CG线之前同固溶体，到CG线之下，α相中溶剂B组元的量为过饱和，从中将有β相析出。一般从固态α析出的β相在的内部成点状分布。值得指出的是β量少时往往先在α的晶界处，此外，固态析出转变原子迁移和β形核较困难，当过饱和度不大时，这个析出往往不发生。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 合金Ⅲ(成分在CE之间) L → L+α → α初+(L+α+β)→ (α初+ βII)+(α+β)共 在到达TE温度前转变同固溶体的转变,在TE温度下剩余的液体转变同共晶成分E(合金Ⅳ)的转变。 第四节 相图知识 3. 典型合金的凝固 室温下的平衡相 室温下的组织组成物 第四节 相图知识 1.二元包晶相图 两组元在液态下无限互溶，固态下有限溶解，并且发生包晶转变。 相图的构成：ac和bc为两液相线，与其对应的ad和bp为两固相线；df和pg固溶体α、β的溶解度随温度变化线；dpc为包晶转变线。 它们分隔相图为三个单相区L、α、β；三个双相区L＋α、L＋β、α＋β； 一个三相区 L＋α＋β，即水平线dpc为包晶线。 包晶转变 L+α → β 第四节 相图知识 2.形成稳定化合物的相图 以化合物的单相区为界将相图分割成若干区域，则每个区域为已经讨论过的简单(匀晶、共晶、包晶)相图，按简单相图的规律来分析。 * 概述 纯金属的结晶 材料的相结构 二元合金相图 一、凝固与结晶