工程材料第四章二元相图及应用.pptVIP

工程材料 亚共析钢（wc=0.0218 ~ 0.77%）的室温组织:F＋P F P §4.3　铁碳合金相图 图 亚共析钢结晶过程示意图 过共析钢（wc= 0.77 ~ 2.11%）的室温组织：P ＋Fe3CⅡ Fe3CⅡ P §4.3　铁碳合金相图 图 过共析钢结晶过程示意图 共晶白口铸铁（wc= 4.3%）的室温组织:Ld? Fe3C P Ld′ §4.3　铁碳合金相图 图 共晶白口铁钢结晶过程示意图 * * 王金星 材料科学与工程学院 邮箱：wjx@ 电话Engineering Materials /ChongQ_2005_gccl/index.htm 第四章　 二元相图及应用 第四章　二元相图及应用 重要概念 相图 描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的一种图解。 状态 指系统中的各相的凝聚状态、相的类型等。 相变　合金中的相从一种类型转变为另一种类型的过程。 特别提示 　　相图是在热力学平衡的条件下建立起来的。测定相图最常用的方法是热分析法，它要求在合金冷却时，其冷却速度非常缓慢，从而能够满足热力学平衡的条件。因此相图又称为平衡相图，平衡图。 相图的作用 　　利用相图，可以了解不同成分的材料在不同条件下： 　　①存在哪些相； 　　②各相的相对量； 　　③成分、温度变化时材料中发生的相变。 §4.1　二元相图的建立 热分析法（以Cu－Ni合金为例） 　1、配制一系列不同成分的Cu－Ni合金； 　　 例如：100%Cu、80%Cu－20%Ni、60%Cu－40%Ni、40%Cu－60%Ni、 20%Cu－80%Ni、100%Ni等6个合金。 　2、分别测定上述合金的冷却曲线； 　3、在冷却曲线上找出合金的各个临界点； 　　 临界点指合金在冷却时凝固开始和凝固终了的温度点。 　4、将各临界点标在相图的坐标平面上； 　　 二元相图的坐标平面，其纵座标为温度，横座标为成分。 　5、在相图平面上将性质相同的临界点分别连接起来，即建立起相图。 Cu Ni 20 40 60 80 wNi(%) 时间 温度 wNi=100% wNi=80% wNi=60% wNi=40% wNi=20% Cu-Ni二元合金相图的建立 wCu=100% §4.1　二元相图的建立 §4.2　二元相图的基本类型与分析 一、二元匀晶相图 　　匀晶反应（转变）： 　　从液相中直接结晶出固溶体的反应（转变）。　　L→? 　　匀晶相图： 　　两组元在液态和固态下均能无限互溶，冷却时发生匀晶反应的相图。 　具有匀晶相图的二元合金系： 　　Cu－Ni、Au－Ag、Fe－Ni、Cu－Au、Cr－Mo等。 　　相图分析的内容： 相图的基本分析 　对相图中的各个点、各条线和各个面（区域）进行分析。 典型合金的结晶过程分析 　选择若干典型合金，分析它们从高温冷却至室温过程中所发生的各种变化。　　 Cu Ni 20 40 60 80 wNi(%) 液相线 固相线 A B L L＋? ? 结晶过程两个方面的变化： 　①L相和?相的成分分别沿着液相线和固相线变化； 　②L相和?相的相对量不断变化。 Cu-Ni合金相图 合金结晶开始的温度连线 合金结晶终了的温度连线 §4.2　二元相图的基本类型与分析 温度 Cu Ni 20 40 60 80 wNi(%) A B L L＋? ? Cu-Ni合金相图 §4.2　二元相图的基本类型与分析 匀晶转变.swf 温度 §4.2　二元相图的基本类型与分析 　　杠杆定律： 　　杠杆定律用于二元合金处于两相平衡时，两个相的相对量的计算。 　　 　　枝晶偏析： 　　实际生产时，合金的结晶过程是非平衡的。 　　所谓偏析是指固溶体在结晶过程中先结晶的部分与后结晶的部分存在成分 L L＋? ? x x1 x2 x1 x x2 Cu Ni 差异的现象。晶内偏析就是发生在一个晶粒内的成分不均匀现象。 　　合金在结晶时通常以树枝状形式长大，从而造成了树干和树枝在成分上的差异，这就是枝晶偏析。枝晶偏析是一种冶金缺陷。 　　枝晶偏析一般可以通过均匀化退火(或称扩散退火)予以减轻或消除。 T §4.2　二元相图的基本类型与分析 Cu－Ni合金铸态 （枝晶偏析） Cu－Ni合金退火态 二、二元共晶相图 　　共晶反应（转变）： 　　从液相中同时结晶出两种不同的固相的反应（转变）。 　　L→? ＋ ? 　　共晶相图： 　　两组元在液态无限互溶、固态有限互溶或完全不互溶，冷却时发生共晶反应的相图。 　具有共晶相图的二元合金系： 　　Pb－Sn、Al－Ag、Al－Si、Pb－Bi等。 　 以下以Pb－Sn合金为例对相图进行分析。 §4.2　二元相图的基本类型与分析 Pb S