材料成型基础教学课件3.3

组织组成物计算
例如：30%的亚共晶合金在183 C共晶转变结束后， 例如：30%的亚共晶合金在183ºC共晶转变结束后， 的亚共晶合金在183 先共晶α相和共晶组织(α+β)的含量分别为： (α+β)的含量分别为 先共晶α相和共晶组织(α+β)的含量分别为： ＝（2E/ME 2E/ME） Wα＝（2E/ME）*100% 61.9-30）/(61.9=（61.9-30）/(61.9-19)*100%=74.4% 2M/ME） W(α+β）=（2M/ME）*100% (α+β） 30-19）/(61.9=（30-19）/(61.9-19)*100%=25.6%
3.3共晶相图及其合金的结晶 共晶相图及其合金的结晶
• 两组元在液态时相互无限互溶 在固态时有限互溶 发生共晶转变， 两组元在液态时相互无限互溶, 在固态时有限互溶,发生共晶转变 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。 形成共晶组织的二元系相图 称为二元共晶相图。
• 一、 相图分析
二 典型合金的平衡结晶过程及组织
• 1.含锡量小于 含锡量小于Wsn19%d型合金的平衡结晶过程及组织
• 脱溶、二次结晶： 脱溶、二次结晶：
固溶体 出另 一个 由 固 溶体 中析 出另一 个 固相的过程。 固相的过程 。 析出的相 称次生相或二次相， 以 称次生相或二次相 ， βⅡ表示 表示。 βⅡ表示。 • 图 3.24 为合金 Ⅰ 的显微 组织 ， βⅡ 分布在 α 相 的晶界上,或在α 的晶界上 , 或在α相晶粒 内析出。 内析出。 • 室温下两相的相对量可 由杠杆定律求出。 由杠杆定律求出。 =(4G/FG)*100 100% Wα =(4G/FG)*100% WβⅡ=(F4/FG)*100%
过共晶合金
• 4 过共晶合金(Ⅳ) 过共晶合金(Ⅳ)
过共晶合金的平衡结晶过 程与亚共晶合金相似， 所 程与亚共晶合金相似 ， 不同的是先共晶相不是α 不同的是先共晶相不是 α 而是β 而是β。 Wsn70 70% 图 3.34 是 Wsn70% 的 合 金 Ⅳ 的显微组织， 的显微组织 ， 图中亮白色 卵形部分为β 初晶， 卵形部分为 β 初晶 ， 其余 为共晶组织。 为共晶组织。
3.3共晶相图及其合金的结晶 共晶相图及其合金的结晶
• 这种在一定温度下 由一定成分的液相同时结晶出两个 这种在一定温度下,
成分一定的固相的转变过程, 称为共晶转变或共晶反应。 成分一定的固相的转变过程 称为共晶转变或共晶反应。 • 共晶转变的产物为两个相的混合物 称为共晶组织。 共晶转变的产物为两个相的混合物, 称为共晶组织。 • 图中有共晶线、共晶点、共晶温度，可以反映出共晶合 图中有共晶线、共晶点、共晶温度， 亚共晶合金和过共晶合金的结晶过程。 金、亚共晶合金和过共晶合金的结晶过程。 • 通过三条连接线ME、EN、MN 可计算平衡相的含量。 通过三条连接线ME EN、MN, 可计算平衡相的含量。 ME、
共晶合金的平衡结晶过程及组织
• 2 共晶合金(Ⅱ)：Wsn61.9% 共晶合金(Ⅱ) Wsn61 (Ⅱ)： 61.
共晶合金的平衡结晶过程及组织
• 在183 C发生共晶转变， LE——αM +βN 183ºC发生共晶转变，
转变结束后, 可求出α 两相的含量。 转变结束后, 可求出 M 、 βN 两相的含量。 EN/MN） 100% WαM=（EN/MN）*100% （（97 97. 61. /(97 97. 19) 100% 45. =（（97.5-61.9）/(97.5-19)）*100%=45.4% =ME/MN*100 100% WβN=ME/MN*100% （（61 61. 19）/(97 97. 19) 100% 54. =（（61.9-19）/(97.5-19)）*100%=54.6% • 继续冷却, 析出的次生相βⅡ和 αⅡ,常与共晶组织中的 继续冷却 析出的次生相 Ⅱ Ⅱ 常与共晶组织中的 同类相混在一起, 显微镜下难以分辨。 同类相混在一起 显微镜下难以分辨。
亚共晶合金平衡结晶过程及组织 亚共晶合金平衡结晶过程及组织
亚共晶合金(Ⅲ) 3 亚共晶合金(Ⅲ)
• 先共晶相形态: 先共晶相形态:
固溶体， 呈树枝状，图3.31； 固溶体， 呈树枝状， 31； 亚金属和非金属或化合物，有较规则外形（ 如过共晶） 亚金属和非金属或化合物 ， 有较规则外形 （ 如过共晶 ） 。
3 亚共晶合金(Ⅲ) 亚共晶合金(Ⅲ)
• 两相的含量： 两相的含量：
Wα=(E2/ME)*100% （（61.9 50） 61.961.9-19） =（（61.9-50）/（61.9-19）)*100% =27.8% WL =(M2/ME)*100% =(（50-19） 61.9-19） =(（50-19）/（61.9-19）)*100% =72.2% • 在183 C发生共晶转变， LE 183ºC发生共晶转变， LE——αM +βN αM • 共晶转变前形成的α初晶又称先共晶相。 共晶转变前形成的α初晶又称先共晶相。 继续冷却,只有从先共晶α相中析出的β 可能观察到。 继续冷却,只有从先共晶α相中析出的βⅡ可能观察到。
组织组成物、相组成物在相图中的表示 组织组成物、
三、不平衡结晶及组织
结晶过程和显微 组织与平衡态发生了 偏离。 偏离。 1 伪共晶 • 非共晶成分的合金 得到共晶组织称为伪 共晶。 共晶。 • 伪共晶区—形成全 部共晶组织的成分和 温度范围，如图。 温度范围，如图。
三、不平衡结晶及组织
• 伪共晶区的形状有两类： 伪共晶区的形状有两类：
（1）相对于共晶点近乎对称地扩大； 相对于共晶点近乎对称地扩大； 偏向一边歪斜地扩大。 （2）偏向一边歪斜地扩大。 • 形状主要取决于共晶组织中两个相单独生长时的 长大速度和过冷度的关系 。
三、不平衡结晶及组织
2 离异共晶 这种两相分离的共晶称离异共晶。 这种两相分离的共晶称离异共晶。 • 条件: 先共晶数量较多而共晶组织甚少。 条件: 先共晶数量较多而共晶组织甚少。 • 两种情况：平衡结晶、不平衡结晶。 两种情况：平衡结晶、不平衡结晶。 • 可能给性能带来不良影响 。
共晶合金的平衡结晶过程及组织
• 共晶转变同样要经过形核与长大的过程。 共晶转变同样要经过形核与长大的过程。 • 两相中首先形核的相叫领先相。 两相中首先形核的相叫领先相。 • 两个相的片分别相互联系，以“搭桥”方式形成。 两个相的片分别相互联系， 搭桥”方式形成。
共晶合金的显微组织 共晶合金的显微组织
组织组成物、相组成物 组织组成物、
• 组织组成物 组织组成物——组成显微组织的独立部分， 组成显微组织的独立部分， 组成显微组织的独立部分
如α、β、αⅡ、βⅡ、及(α+β)。 αⅡ、βⅡ、 (α+β)。 • 相组成物 相组成物——组成合金的相，有α、β 。 组成合金的相， 组成合金的相 • 二者都可以用杠杆定律来计算。 二者都可以用杠杆定律来计算。
• 下图为 下图为Pb-Sn二元共晶相图。看几条线 、BE, AMNB, MF、NG。 二元共晶相图。 二元共晶相图 看几条线AE、 、 。
图中有三个单相区，各单相区之间有三个两相区， 图中有三个单相区，各单相区之间有三个两相区，在其间的水平线 为三相共存区。即发生三相平衡转变： LE——αM +βN 为三相共存区。即发生三相平衡转变：
Al-Cu相图、 Al-Cu相图、离异共晶 相图
FeFe-S相图
• 组织形态有: 组织形态有:
层片状、 层片状、 棒状、 棒状、 球状、 球状、 针片状、 针片状、 螺旋状、 螺旋状、 蛛网状、 蛛网状、 放射状 。
亚共晶合金平衡结晶过程及组织 亚共晶合金平衡结晶过程及组织
亚共晶合金(Ⅲ) 3 亚共晶合金(Ⅲ)
亚共晶合金平衡结晶过程及组织 亚共晶合金平衡结晶过程及组织
相组成物计算
例如：30%的亚共晶合金在183 C共晶转变结束后， 例如：30%的亚共晶合金在183ºC共晶转变结束后， 的亚共晶合金在183 相组成物α相和β相的含量分别为： 相组成物α相和β相的含量分别为： N/MN） 100% Wα=（2N/MN）*100% 97. 30）/(97 97. 19)*100% 86% )*100 =（97.5-30）/(97.5-19)*100%=86% /MN） 100% Wβ=（M2/MN）*100% 30-19）/(97 97. 19)*100% 14% )*100 =（30-19）/(97.5-19)*100%=14%