第二章 合金相结构与二元合金相图(新PPT).ppt

第二章 合金的相结构与二元合金相图 3．杠杆定律极其应用 ?杠杆定律只适用于相图中的两相区, 并且只能在平衡状态下使用。杠杆的两个端点为给定温度时两相的成分点, 而支点为合金的成分点。 注意 2.2 二元合金相图 三．匀晶相图 4、合金的不平衡结晶与树状偏析 ? 在实际生产中，由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，固相中的原子都来不及进行充分扩散而结晶； ? 这种结晶过程称为不平衡结晶。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 三．匀晶相图 4、合金的不平衡结晶与树状偏析 如图7所示，在不平衡结晶过程中，开始结晶出来的树枝状固溶体晶体，其成分为α1（含高溶点组元镍较多），随着温度的下降，在它的外面又形成一层层成分为α2、α′2、α3…… 的固溶体（高溶点组元镍的含量逐层减少）。由于各层之间的原子来不及充分扩散，这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温。 这种在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝晶偏析或树状偏析。由于一个枝晶形成一颗晶粒，故枝晶偏析也叫晶内偏析。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 三．匀晶相图 4、合金的不平衡结晶与树状偏析 ?由于树枝状晶体各次晶轴的成分不同，其金相试样经磨平抛光及浸蚀后，可显现出树枝状晶体（见图8）。 ?具有枝晶偏析的合金，其塑性、韧性显著下降，给合金的压力加工带来困难。为此，生产上通常在高温下（低于固相线温度）长时间加热，使原子充分扩散，以消除枝晶偏析。这种热处理工艺称为扩散退火或均匀化退火。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 三．匀晶相图 4、合金的不平衡结晶与树状偏析 图9 Cu-Ni合金铸态组织 第二章 合金的相结构与二元合金相图 四．共晶相图 两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，则冷却时产生共晶反应，构成共晶相图。 1.共晶相图的特征 L+α L+β α＋β 一种液相在恒温下同时结晶出两种固相： L→α＋β 生成的两相混合物叫共晶体。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 1) 图中有一条水平线CED称为共晶线; 2) 线的两端各与一个固相单相区相连; 3) 线上有一点E点称为共晶点，与液相区相连。 四．共晶相图 2．典型合金的平衡结晶过程 （1）端部固溶体合金的结晶过程 凡含锡量≤19%或≥97.5%的合金统称为端部固溶体合金。现以图9中含10%Sn的合金为例来说明端部固溶体合金的结晶过程。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 MF线为Sn在Pb中的溶解度线(或α 相的固溶线)。 ? 合金在t1温度以上为液相，当冷到t1温度时，开始从液相中结晶出a固溶体。在t1～t2温度的冷却过程中，从液相中不断结晶出固溶体，液相成分沿液相线变化，a固溶体成分沿固相线变化。在t2温度结晶完毕，得到单相a固溶体。在t2～t3温度之间为单相a的冷却。这个结晶过程与匀晶相图的固溶体合金平衡结晶过程相同。当冷到t3温度以下直到室温时，由于溶解度的限制，将从a固溶体中不断析出β相。这种析出的过程称为脱溶。由a固溶体中析出的β相称为次生相，以βII表示，与从液相中结晶出来的初生相β相区别。次生相可沿母相晶界或晶内原子面析出。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 ? 室温组织：a＋βII 反应过程：匀晶反应＋二次结晶 2．典型合金的平衡结晶过程 （2）共晶合金的结晶过程 ? 通过E点（含61.9%Sn）的合金叫共晶合金。 ? 当合金从液态缓冷到E点温度（tE=183 ℃）时，液相LE将同时结晶出 M点成分的α固溶体（αM）和N点成分的β固溶体（βN）。 发生共晶反应： 产物为（αM ＋βN ）的两相交互分布的混合物，称共晶体或共晶组织。 ? 共晶体中αM相和βN相的相对量可应用杠杆定律计算如下： 第二章 合金的相结构与二元合金相图 2．典型合金的平衡结晶过程 （2）共晶合金的结晶过程 ? 合金继续冷却到室温时，共晶体中的α相和β相将分别沿及固溶度线析出次生的βⅡ相及αII相。但它们与共晶体中的同类相混在一起，在显微组织中很难区分清楚，故通常认为其显微组织特征不变。 ★ 室温组织：α＋β； ★ 反应过程：共晶反应＋二次结晶 第二章 合金的相结构与二元合金相图 图11 Pb-Sn共晶合金平衡结晶过程示意图 2．典型合金的平衡结晶过程 （3）亚共晶合金的结晶过程 凡成分位于M～E点之间的合金统称为亚共晶合金。现以30%Sn的Pb-Sn合金为例，分析其平衡结晶过程。 第二章 合金的相结构与二元合金相图 （3）亚共晶合金的结晶过程 Pb-Sn共晶合金的组织 含50%