工程材料—合金的结晶
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10
2. 共晶反应
Ⅰ
1 2 α 3 4 3 2 L+α α+β 3
过共晶合金组织的形态
Ⅲ 1 L
Ⅳ 1 L+β 2 β
11
3. 包晶反应:由一固定成分的液相与一个固定成分 的固相作用,生成另一个成分固定的固相的反应。
LC+αD→βP
12
4. 共析反应:由一个固相同时结晶出另外两个固相的反应。 共析反应可写成:γd → αc + βe
有同素异构转变——可进行再结晶退火和正火细晶
有溶解度变化——时效处理 有共析转变——淬火等热处理
A
共析相图
B
13
5. 含有稳定化合物的相图
把稳定化 合物看成 是独立的 组元,将 整个相图 为分向个 简单相图。
含有稳定化合物的相图
14
2.2.2
合金性能与相图的关系
1.根据相图判断合金的物理性能
2.根据相图判别合金的工艺性能
2.根据相图判别合金的工艺性能
铸造性能: 共晶点附近的合金 熔点低,流动性好,易形成集中缩孔,合金致密 压力加工性能: 单相固溶体 固溶体强度低,塑性好,变形均匀 热处理性能:根据升温过程的相变及其类型判断 无固态转变——不能进行热处理
4. 根据相图判断合金的工艺性能
3
2.2.1 二元合金的结晶
纯金属:冷却曲线,状态(相)—温度、时间 合金:相图,状态(相)—温度、成分 相图(状态图、平衡 图):表示合金系中合 金的状态与温度、成分 间的关系的图解。 图中的每一点表示一
●
定成分的合金在一定
温度时的稳定相状态
4
根据结晶过程中出现的不同类型的结晶反应,可把结晶过程
T,C L
L中析出γ ——→ 1点开始 不断析Baidu Nhomakorabeaγ
L+ γ
L
1
L+
2
1-2之间 γ冷却 ————→ 2-3之间
————→ γ
γ
(α+β)
共析反应γ →α+β —————→ 3点时 α中析出βⅡ
Ⅱ
3 + + c d e + 4
————→α Ⅱ+βⅡ+(α+β) β中析出α
3-4之间
第二章
金属材料组织和性能的控制
第一节 纯金属的结晶
第二节
第三节 第四节 第五节
合金的结晶
金属的塑性加工 钢的热处理 钢的合金化
1
第二节
2.2.1
合金的结晶
二元合金的结晶
2.2.2
2.2.3
合金的性能与相图的关系
铁碳合金的结晶
2
本节重点
1. 合金相图的表示方法 2. 杠杆定律 3. 匀晶转变和共晶转变的平衡凝固过程
重量 33.3% 50 16.7kg
8
2. 共晶反应:由液相同时结晶出两个固相的反应。
共晶反应可写成:Ld → αc + βe
Ⅱ L L+α α α+β 2 1 L+β β
共晶合金组织的形态
9
2. 共晶反应
Ⅲ
亚共晶合金组织的形态
亚共晶合金的平衡凝固
α初中析出βⅡ 共晶反应L→α+β L析出α L ——→L+ α初 —————→ α初+(α+β) ————→α初+βⅡ+(α+β)
a1
1
b1
c1
2
T1 T2
b
6
QL bc Q ab ( L) ; ( ) Q合金 ac Q合金 ac
杠杆定律的适用范围: (1)只适用于相图中的两相区; (2)只能在平衡状态下使用 (3)支点为合金的成分点,两个端点为给定温度时两 相的成分
7
例:将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至如图温度T1,求此时:
1)两相的成分;
L, 50%Ni; α, 80%Ni
2)两相的重量比;
T1
80 60 L / 2 :1 60 50
3)两相的相对重量;
80 60 66.7% 80 50 60 50 ( ) 33.3% 80 50
( L)
4)两相的重量。
L重量 66.7% 50 33.4kg
分为发生匀晶反应、共晶反应、包晶反应、共析反应的合金 的结晶和含有稳定化合物的合金的结晶等。 1.匀晶反应:由液相结晶出单相固溶体的过程。
匀晶相图及其合金的结晶过程
结晶过程中,液相成分沿液相线变化,固相成分沿固相线变化。
5
杠杆定律
杠杆定律:在两相区内,对 2. 1. 随着温度的降低,两 在两相区内,对应每 应每一确定的温度 T1,两相 相的成分分别沿液相线和 一确定的温度,两相的成 质量的比值是确定的。即 固相线变化。 分是确定的。 QL /Q=b1c1/a1b1 杠杆定律推论:在两 相区内,对应温度T1 时两相在合金b中的相 对质量各为 QL/QH=b1c1/a1c1 Q/QH=a1b1/a1c1 =1- QL/QH
2. 共晶反应
Ⅰ
1 2 α 3 4 3 2 L+α α+β 3
过共晶合金组织的形态
Ⅲ 1 L
Ⅳ 1 L+β 2 β
11
3. 包晶反应:由一固定成分的液相与一个固定成分 的固相作用,生成另一个成分固定的固相的反应。
LC+αD→βP
12
4. 共析反应:由一个固相同时结晶出另外两个固相的反应。 共析反应可写成:γd → αc + βe
有同素异构转变——可进行再结晶退火和正火细晶
有溶解度变化——时效处理 有共析转变——淬火等热处理
A
共析相图
B
13
5. 含有稳定化合物的相图
把稳定化 合物看成 是独立的 组元,将 整个相图 为分向个 简单相图。
含有稳定化合物的相图
14
2.2.2
合金性能与相图的关系
1.根据相图判断合金的物理性能
2.根据相图判别合金的工艺性能
2.根据相图判别合金的工艺性能
铸造性能: 共晶点附近的合金 熔点低,流动性好,易形成集中缩孔,合金致密 压力加工性能: 单相固溶体 固溶体强度低,塑性好,变形均匀 热处理性能:根据升温过程的相变及其类型判断 无固态转变——不能进行热处理
4. 根据相图判断合金的工艺性能
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2.2.1 二元合金的结晶
纯金属:冷却曲线,状态(相)—温度、时间 合金:相图,状态(相)—温度、成分 相图(状态图、平衡 图):表示合金系中合 金的状态与温度、成分 间的关系的图解。 图中的每一点表示一
●
定成分的合金在一定
温度时的稳定相状态
4
根据结晶过程中出现的不同类型的结晶反应,可把结晶过程
T,C L
L中析出γ ——→ 1点开始 不断析Baidu Nhomakorabeaγ
L+ γ
L
1
L+
2
1-2之间 γ冷却 ————→ 2-3之间
————→ γ
γ
(α+β)
共析反应γ →α+β —————→ 3点时 α中析出βⅡ
Ⅱ
3 + + c d e + 4
————→α Ⅱ+βⅡ+(α+β) β中析出α
3-4之间
第二章
金属材料组织和性能的控制
第一节 纯金属的结晶
第二节
第三节 第四节 第五节
合金的结晶
金属的塑性加工 钢的热处理 钢的合金化
1
第二节
2.2.1
合金的结晶
二元合金的结晶
2.2.2
2.2.3
合金的性能与相图的关系
铁碳合金的结晶
2
本节重点
1. 合金相图的表示方法 2. 杠杆定律 3. 匀晶转变和共晶转变的平衡凝固过程
重量 33.3% 50 16.7kg
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2. 共晶反应:由液相同时结晶出两个固相的反应。
共晶反应可写成:Ld → αc + βe
Ⅱ L L+α α α+β 2 1 L+β β
共晶合金组织的形态
9
2. 共晶反应
Ⅲ
亚共晶合金组织的形态
亚共晶合金的平衡凝固
α初中析出βⅡ 共晶反应L→α+β L析出α L ——→L+ α初 —————→ α初+(α+β) ————→α初+βⅡ+(α+β)
a1
1
b1
c1
2
T1 T2
b
6
QL bc Q ab ( L) ; ( ) Q合金 ac Q合金 ac
杠杆定律的适用范围: (1)只适用于相图中的两相区; (2)只能在平衡状态下使用 (3)支点为合金的成分点,两个端点为给定温度时两 相的成分
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例:将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至如图温度T1,求此时:
1)两相的成分;
L, 50%Ni; α, 80%Ni
2)两相的重量比;
T1
80 60 L / 2 :1 60 50
3)两相的相对重量;
80 60 66.7% 80 50 60 50 ( ) 33.3% 80 50
( L)
4)两相的重量。
L重量 66.7% 50 33.4kg
分为发生匀晶反应、共晶反应、包晶反应、共析反应的合金 的结晶和含有稳定化合物的合金的结晶等。 1.匀晶反应:由液相结晶出单相固溶体的过程。
匀晶相图及其合金的结晶过程
结晶过程中,液相成分沿液相线变化,固相成分沿固相线变化。
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杠杆定律
杠杆定律:在两相区内,对 2. 1. 随着温度的降低,两 在两相区内,对应每 应每一确定的温度 T1,两相 相的成分分别沿液相线和 一确定的温度,两相的成 质量的比值是确定的。即 固相线变化。 分是确定的。 QL /Q=b1c1/a1b1 杠杆定律推论:在两 相区内,对应温度T1 时两相在合金b中的相 对质量各为 QL/QH=b1c1/a1c1 Q/QH=a1b1/a1c1 =1- QL/QH