第三章 合金的结构与相图.ppt

合金相 ——指合金中结构相同，成分和性能均一，并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。(phase) 金属或合金均由相构成——单相合金、多相合金。 ——用α、β、γ、δ、η、θ等表示 4 相律（P73～74） 相律表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系。 数学表达式：f = c - p +2 结论： （1）匀晶转变式：L→α； （2）单相区相成分与合金原始成分一致， 即坐标点成分；两相区成分：液相成分在液相线上，固相成分在固相线上； （3）与纯金属不同，合金的结晶过程是在一定温度范围内进行的，不同温度下两平衡相的成分不相同，量也不同，两相的相对量可依据杠杆定律计算得出。 第三章 习题与思考题 1 解释下列名词： 合金 组元 相 组织 2 什么是固溶体？什么是金属间化合物？二者在结构、性能与应用上各有何不同？ 3 什么是固溶强化？该强化方式有何特点？Mn和C在钢中的强化效果哪个大？为什么？ 4 有形状相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含50％Ni，一个含10％Ni，铸件自然冷却后，哪一个铸件的偏析严重？ 5 为什么铸造合金常选用共晶成分的合金？ 4 看右图，请写出反应式和相区： ABC ；DEF ；GHI ； 成分过冷对界面形貌的影响 四 相图与合金性能之间的关系 （一）机械性能和物理性能 固溶体强硬度较纯金属高 纯金属导电性较固溶体高 线性 共晶成分附近性能突变 （二） 铸造性能 铸造缺陷： 偏析、疏松、缩孔等 ——结晶的温度范围、成分范围越大，偏析、缩孔等越严重。 铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大(温度和成分的间距)，铸造性能越差。 流动性好 偏析倾向小 减少分散缩孔→为集中缩孔 偏析倾向 —— 纯金属、共晶体铸造性能最好 （三） 锻造、压力加工及切削加工性能 单相固溶体的锻造与压力加工性能较佳，但切削加工性能不好； 合金为两相混合物时，切削加工性能较好，但锻造与压力加工性能较差。 总体： 单相固溶体不宜制作铸件而适于承受压力加工；铸造材料应当选用共晶体尽可能多的合金 关于相构成与组织构成 二元合金相图 相图的热力学原理—相律 相图的分析与使用 二元合金的凝固过程分析 固溶体的凝固 共晶反应 包晶反应 平衡凝固过程 杠杆定律 非平衡凝固过程 成分分布、组织形态 （1）平衡分配系数k0 k0 = kα / kL 一定温度下液固两平衡相中的溶质浓度之比值。 k0 1 k0 1 影响晶内偏析的因素 k0 1时, k0越大偏析越小; k0 1时, k0越小偏析越小。 ——实质是与液相线和固相线间的水平距离或成分间隔有关，间隔越小，偏析越小。 ——晶内偏析对合金的机械性能不利。 可用高温扩散退火(固相线下100~200℃)的方法减轻或消除——又称均匀化退火 （2）溶质原子扩散能力：扩散能力大偏析小 （3）冷却速度：一般V小，偏析小 但V过大时，因晶粒细小而成分均匀 1 定义：两组元在液态无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图称为二元共晶相图。 Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi 等合金系相图都是二元共晶相图。 共晶转变式： L （液）→α（固）+ β（固） 二 二元共晶相图 2 相图分析 E A B C D F G 相 区： 单相区：L、α、β 两相区： L+α、L+β、α+β 三相区： L+α+β 共晶转变式： LE αM + βN 液相线: AEB ； 固相线: ACEDB 固溶体溶解度线：FC, GD 共晶线：CED 水平线； 共晶点：E 点 3 结晶过程分析 (1) 成分Ⅰ(共晶成分)结晶过程 E A B C D F G Ⅰ 冷却曲线 结晶过程示意图 E : 共晶点(包含共晶的成分与温度) 共晶转变式：LE → αC+ βD E A B C D F G Ⅰ L L LE αC + βD LE αF + βG ——实际转变过程复杂 注意： (1) 共晶转变产物(α+β) 多相邻间隔协同长大，称为共晶体或共晶组织； αC→αF+βG βD→βG+αF α β α β (2)共晶体中随后析出的二次相多依附于原