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试验四二元合金显微组织分析 组织和结构是有区分的，主要表现在它的尺度不同。组织是显微尺度，结构是原子尺 度。组织是指用肉眼和显微镜观看到的金属内部情景，如晶粒尺寸和外形以及组成物的特点 等。而结构是指组成金属的同类或异类原子在三维空间的排列状况。目前一般是用X射线衍 射分析才能确定。 合金在室温下可以同时存在几种晶体结构，即可以多相共存，因而组织比纯金属简单 许多。 合金的组织，既可由单相组成，也可由两相甚至多相组成。不同的相可以构成不同的 组织。单相合金是以金属为溶剂的固溶体。 两相或多相合金的组织中，数量较多的一相，称为基体相，大多是以金属为溶剂的固 溶体。其余的相可以是合金的另一组元为基体形成的固溶体或另一组元的纯金属；也可是合 金各组元形成的化合物或以化合物为溶剂的固溶体。合金的相组成是说明合金由几种相和那 几种相组成。合金的显微组织分析就是进一步分析相组成、相分布和相形态，即讨论各相的 生成条件、数量、外形、大小以及它们之间的相互分布状态。 1.试验目的 依据凝固理论，采用二元相图，在金相显微镜下，识别二元合金组织特征，进行显微组 织分析。 二.合金中的基本组织特征 合金成份不同时，二元合金可构成不同的组织，成份相同、但凝固及处理条件不同时, 也可构成不同的组织。合金的显微组织与合金的成份、组成相的性质、冷却速度及其他处理 条件、组成相相对量等因素有关，一般可有以下几种形貌： 2.1单相固溶体 固溶体结晶时，先从溶体中析出的固相成分与后从溶体中析出的固相成份是不同的。冷 却速度慢（平衡凝固）时，固相原子经过充分集中，因而可以得到成份匀称的单相固溶体; 冷却快时，固相原子来不及集中匀称，从而使凝固结束后晶粒内各部分存在浓度差别，故各 处耐腐蚀性能不同，浸蚀后在显微镜下呈现树枝状特征。下面以Cu-20%Ni合金为例进行说 明。 Cu-20%Ni的铜合金铸态组织图所示为热力学不平衡组织，在固态匀称化退火后，则 消失类同纯金属一样的多边形晶粒，Cu-20%Ni的铜合金匀称化退火组织图所示为单相固溶图4-llb Fe-Sb系二兀相图 二元合金中非平衡共晶组织特征 固溶体区的合金，由于冷却较快消失共晶如Al-Cu系中含4.5%Cu的合金，在平衡状态 下应为单相固溶体加次晶，由于冷却快，在晶界处消失了非平衡共晶。 二元合金中其他非平衡组织特征 不完全包晶组织、非平衡共晶组织、伪共晶组织、隐藏共晶组织、晶内偏析都属于非平 衡组织，经集中退火，可促使组织趋向平衡状态。A『Mn系(相图见图4T2a)也存在这类 组织。例如LF21铝合金在半连续铸造条件下的组织如图4-12b所示。依据相图可知，这种 合金含Mn在1.0?1.6 %的范围内，平衡组织应为a+B(MnAk)，其中的p相是降温时从a相中 脱溶析出的。当冷却速度较快时，余留液相的成份点右移，从而在a相晶粒边界消失共晶组 织，这种组织属于非平衡共晶组织。 Al-10%Mn合金在平衡凝固条件下的相组成为a+0(MnA16)，组织组成为初晶伙MnAk)+ (a+P)共晶(图4-13a)；在半连续铸造条件下，包品反应L+y(MnA14)f B(MnAk)不完全，因而 消失0(MnA16)包围y(MnA14)的不完全包晶组织(图4-13b),所以，最终的组织组成物为0(包 Y)+(a+。)共晶。 图4-12a Al-Mn二元系相图  腐 蚀齐I」：10%NaOH水溶液放大倍数：340x 组织分析：a+p(MnAk)+(a+P)共晶图 图4T3a Al-10%Mn合金的显微组织 状 态：退火 腐蚀剂：10%Na0H水溶液 放大倍数： 组织分析：p(MnAk)+(a+B)共晶 图4T3a Al-10%Mn 图4T3a Al-10%Mn合金的显微组织 状 态：退火 腐蚀剂：10%Na0H水溶液 放大倍数： 组织分析：p(MnAk)+(a+B)共晶 图4-13b Al-10%Mn合金的显微组织 状 态：半连续铸造 腐 蚀齐10%Na0H水溶液 放大倍数：510x 组织分析：伙包y)+(a+B)共晶 三.试验步骤 学完二元系相图后，进行本试验，由试验室供应一组试样，同学们采用二元相图，判别 各合金组织类型，分析各种组织形态特征，弄清二元合金组织分析方法。 U!.试验报告内容 U! .试验报告内容 .在观看后，按下表的格式，将各合金的显微组织特征(包括状态、腐蚀剂、放大倍数、 组织组成或相组成等)纪录下来。 .简要说明观看过程的试验技巧、体会。 表4-1试验结果纪录表序合金系成分由二元相图分析该合金组织金相显微镜下所观看的组织 序合金系成分由二元相图分析该合金组织金相显微镜下所观看的组织 序合金系成分由二元相图分析该合金组织金相显微镜下所观看的组织 序合金系成分由二元相图分析该合金组织金相显微镜下所