《机械设计基础》课件-第二章 金属材料组织和性能的控制.ppt

2.金属材料组织和性能的控制单元51第二章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶凝固：液态L→固态S?????S可以是非晶体。结晶：一种原子排列状态过渡为另一种原子规那么排列状态〔晶态〕的转变过程。一次结晶：L→S晶态二次结晶：S→S晶态一、纯金属结晶的条件1纯金属冷却曲线液态金属在结晶时的温度——时间曲线

过冷度——理论结晶温度和实际结晶温度之差。2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元52ΔT=T0－Tn冷速越快，过冷度越大过冷—指液态金属实际冷却到结晶温度以下而暂不结晶的现象。

2纯金属结晶的条件ΔFΔTTFF固F液ΔF=F固－F液≤0结晶驱动力自然界的自发过程进行的热力学条件都是ΔF≤0只有当液体的过冷度到达一定的大小，使结晶的动力ΔF大于建立界面所需要的外表能时，结晶过程才能开始进行。自由能温度2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元53

3、纯金属的结晶过程2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元54

①.形核——自发形核非自发形核②.长大——平面长大树枝状长大结晶过程——2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元55

2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元56二、同素异构转变δ-Fe(bcc)γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)1394℃912℃1394℃1538℃912℃δ-Feγ-Fe(fcc〕a-FeT时间770℃居里点以纯铁为例γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)铁的体积会膨胀1％

2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元57纯铁同素异构转变

2.金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶单元58三、晶粒尺寸的控制〔1〕晶粒度单位面积上的晶粒数目或晶粒的平均线长度〔或直径〕表示〔2〕过冷度对形核一长大的影响过冷度ΔT提高，N提高、G提高过冷ΔT太高，N降低、G降低〔3〕控制晶粒度的因素①提高过冷度②变质处理在液态金属中参加孕育剂或变质剂作为非自发晶核的核心，以细化晶粒和改善组织。③振动，搅拌等

2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元61一、合金相图类型相图是说明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图。平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各项的成分和相对质量不在变化所到达的一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。

〔一〕二元合金的结晶2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元62根据结晶过程中出现的不同类型的结晶反响，可把二元合金的结晶过程分为以下几种类型。1.发生匀晶反响的合金的结晶2.发生共晶反响的合金的结晶如Pb-Sn合金相图3.发生包晶反响的合金的结晶如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相图4．发生共析反响的合金的结晶

2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元63发生匀晶反响的合金的结晶Cu-Ni相图为典型的匀晶相图，合金发生匀晶反响：L→α,从液相中逐渐结α晶出固溶体。

2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元642.发生共