金属相图 - 延边大学
二金属相图
一、实验目的1．用热分析法（步冷曲线法）测绘Bi-Sn二组分金属相图。
2．掌握热电偶测量温度的基本原理和自动平衡记录仪的使用方法。
二、仪器与药品计算机及接口，铂电极一支；电炉三个；调压器三个；小保温杯一个；样品玻璃试管五个；样品试管架一个；夹子；测水沸点仪一套（公用）纯锡；纯铋；松香；液体石蜡三、实验原理较为简单的二组分金属相图主要有三种；一种是液相完全互溶，凝固后，固相也能完全互深成固熔体的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi-Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb-Sn系统，本实验研究的Bi-Sn 中最大溶解度为21%（质量分分数）。
热分析法（步冷曲线法）是绘制相图的基本方法之一。
它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。
通常的做法是先将金融或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出温度随时间变化的步冷曲线。
当溶融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折（如图中b点）。
当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点）。
此时溶液系统以低共溶混合物的固体析出。
在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段（如图中cd线段）；当溶液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。
由此可知，对组成一定的二组分低共溶合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。
根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相同。
用热分析法（步冷曲线法）绘制相图时，被测系统必须时时处于或近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
金属材料相图
2012年10月8日1时10分
23
A.三条水平恒温转变线
①包晶线：HJB线（1459℃），J为包 晶点，wc=0.09～0.53%的Fe、C合金缓 冷到HJB线均发生包晶反应，即： L0.53+δ0.09→α0.17 （LB+δH→αJ） ②共晶线：ECF水平线（1148℃），C 点为共晶点，wc=2.11～6.69%的Fe、C 合金缓冷到EFC线均发生共晶反应，即： L4.30→γ2.11+ Fe3C （LC→γE+ Fe3C） 转变产物为γ和Fe3C组成的共晶混合物 称为莱氏体（ledeburite），用Ld表示。
2012年10月8日1时10分
14
2. Fe—C合金中的基本相 －A
在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件(成分，温度)下，可有 六个基本相： L相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、石墨（C） (1)液相(L) Fe与C在高温下形成的液 体溶液。(ABCD线以上) (2)δ相[高温铁素体（high temperature ferrite）] C在δ－Fe的间隙固溶体。 在1495℃时最大溶解量可达 0.09%，为bcc结构，也称高 温铁素体（high temperature ferrite）。 (3)渗碳体（cementite） 前面 已讨论过.
2012年10月8日1时10分 29
（3）白口铸铁
白 口铸 铁 （ white cast iron ） 是 含碳 量 在 Wc=2.11 ～ 6.69%之间的Fe、C合金。其特点液态合金结晶时都发生共 晶反应，液态时有良好的流动性，因而铸铁都具有良好的 铸造性能。但因共晶产物是以Fe3C为基的莱氏体组织，所 以性能很脆，不能锻造。它们的断口呈银白色，故称为白 口铸铁。根据白口铸铁室温组织不同，可分为三种： 共晶白口铸铁（eutectic cast iron）：Wc=4.30% 亚 共 晶 白 口 铸 铁 （ hypoeutectic cast iron ） ： Wc=2.11～4.30% 过 共 晶 白 口 铸 铁 （ hypereutectic cast iron ） ： Wc=4.30～6.69% 上述Wc=2.11%具有重要的意义，它是钢和铸铁(生铁) 的理论分界线。
金属的相变和相图
④25%Cu+75%Ni；
⑤100%Ni。
配制的合金数目越多，合金成分的间隔越小，得到的相图就更 加准确。
2）用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线，如图3-14a所示。
3）画出温度-成分坐标系，标出各冷却曲线上的临界点，如图314a所示。
4）将物理意义相同的点（如转变开始点、转变结束点）连成曲线， 标明各区域内所存在的相，即得到Cu-Ni相图。
3
第一节 纯金属的相变
2、冷却曲线的测定
纯金属的结晶是在一个恒定的 温度下进行，这个温度就是纯金属 的熔点，又称作是结晶温度。
采用热分析实验方法，测定金 属结晶过程中的温度变化，绘制成 如右图所示的纯金属冷却曲线。
该曲线分为三个明显的阶段。 其中平台对应的温度就是纯金属的 结晶温度。
4
第一节 纯金属的相变
因素是冷却速度和难熔杂质。
11
第一节 纯金属的相变
结晶后的晶粒大小及其控制金 属结晶后，获得由大量晶粒组成的 多晶体。晶粒的大小可用晶粒度来 表示， 晶粒的大小是形核率N和长大速度的 函数，影响形核率和长大速度的重 要因素是冷却速度和难熔杂质。
12
第一节 纯金属的相变
晶粒大小对金属的机械性能有很大的影响，在常温下，金属的 晶粒度越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好.工程上 通过使金属材料的晶粒细化而提高金属的力学性能。通常把通过细 化晶粒来提高材料性能的方法称为细晶强化。
图3-2 Cu-Ni合金相图
23
第二节 二元合金相图
4 铁碳合金的基本组织 第二节 二元合金相图 不高，塑性和韧性很好，易 第二节 二元合金相图 在匀晶相图中，结晶时都是由液相结晶出单相固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。 合金的性能取决于合金的化学成分和组织。 通常把通过细化晶粒来提高材料性能的方法称为细晶强化。 2）用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线，如图3-14a所示。 P点：碳在α-Fe中的最大溶解度 纯金属结晶后只能得到单相晶体，合金在结晶之后其组织可以由单独的一个固溶体或一个中间相组成，也可以是两个固溶体、两个中 间相组成。 由于共析反应是固相转变，其原子扩散困难，容易产生较大的过冷，形核率较高，所以共析组织比共晶组织细小，主要有片状和粒状 两种。 77%，随着温度的升高，溶碳量增多，1148℃时其溶解度最大为2. 概念：碳含量为4. （1）相平衡 是指各相的化学热力学平衡。 性能：莱氏体的性能 共晶转变，其反应式为： 建立和利用合金相图，可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 与渗碳体相似，硬度很高， 5 Fe-Fe3C相图 βE=(1-αD)×100%≈54. 性能：铁素体的性能与纯铁相似，塑性、韧性好，而强度、硬度低。 但在不平衡条件下，成分位于共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也能获得全部的共晶组织。
FeFe3C合金相图专题培训课件
δ Ak
1.0
1.硬度 主要决定于组织中组成相或组织组成物的
硬度和质量分数，随碳含量的增加，合金的硬度呈直 线关系增大。
2.强度 对组织形态很敏感。随碳含量的增加，亚共
析钢中 P 增多而 F 减少。P的强度比较高，所以亚共 析钢的强度随碳含量的增大而增大。到约wc=0.9％时， Fe3CⅡ沿晶界形成完整的网，强度迅速降低。
P+Fe3CⅡ+L'd
Fe3CⅠ+L'd
随着含碳量的变化，铁碳合金的组织变化顺序为：
F
F＋Fe3CⅢ
F＋P
P
P+Fe3CⅡ
工业纯铁
碳素钢
P+ Fe3CⅡ＋Ld'
组织组成 100
物相对质 F
量分数/
％
0
相组成物 100
相对质量
分数/％ 0
Ld'
白口铸铁 Fe3CⅡ
P
Ld'＋ Fe3CⅠ
Fe3CⅠ Ld'
L'd
共晶白口铸铁的室温组织
（七）过共晶白口铸铁（4.3% < Wc < 6.69%）
组织：L’d+ Fe3CІ （L’d →P+Fe3CⅡ +Fe3C ） 性能：硬而脆。
L’d
Fe3CІ
过共晶白口铸铁室温组织
四、组织组成物与含碳量关系（P77）
类别名称
含碳量Wc （%）
工业纯铁
Wc < 0.02
一、铁碳合金相图
1.铁碳合金的组元
T Fe3C Fe2C FeC
⑴ Fe 铁是过渡族元素，
熔点为1538℃，密度是
七章FeFeC相图课件
二.经典合金旳结晶过程
（一）工业纯铁1.当T在T1～T2时,由L→δ;2.在T2～T3时δ旳成份不变; 3. 在T3～T4时由δ→γ; 4. T4～T5,γ成份不变 ;5. T5～T6, 由γ→α;6. T7～室温, α → Fe3CⅢ .室温组织为：α ＋Fe3CⅢ
含碳0.01%旳工业纯铁结晶过程示意图
α＋P（F＋Fe3C ）
室温组织中组织构成物相对重量为: P＋α
室温组织中相构成物相对重量： α+ Fe3C
C％↑P％↑α％↓
40钢
60钢
平衡组织中含碳量旳近似求法：
C％≈ P％ ×0.8％
30钢
20钢
3.过共析钢旳结晶过程分析及组织
（1）T1～T2之间，由L→γ （2）T2～T3之间，γ 成份不变（3）T3～T4之间由γ→Fe3CⅡ , 组织为：γ＋ Fe3CⅡ含碳量不小于1.2％旳合金,Fe3CⅡ呈网状沿γ晶界析出。（4）T4时，剩余γ发生共析反应生成P,组织为P+Fe3CⅡ反应式为：
一.相及相区:
相：L、α、γ、Fe3C、δ五个基本相。
二.线:
(一)液相线-ABCD线
(二)固相线-AHJECF线
(三)三条水平线：
1.共晶线- ECF线, E～F之间旳合金冷却到1148℃ 时将发生共晶反应,反应式为:
“Ld”为高温莱氏体,恒温结晶。
2.共析线-PSK线（A1线）
P～K之间旳合金冷却到727℃时将发生共析反应，反应式为:
（2）奥氏体：
定义：碳原子溶入γ-Fe旳八面体间隙形成旳固溶体。表达。
含碳量：①727℃时0.77%C (S点) ②1148℃时2.11%C (E点-最大含碳量)
性能：强度、硬度较低,高塑性,高韧性，具有良好旳 铸造性能；奥氏体具有顺磁性。
金属二组分相图
0 268.6 4 232.2 8 204.1 12 179 16 182.2 20 177.9
表3、校正后的50%Pb数据 0.5 1 1.5 2 2.5 263.1 257.5 252.2 247.7 243.7 4.5 5 5.5 6 6.5 228.5 225 221.3 217.9 214.4 8.5 9 9.5 10 10.5 200.7 197.2 194 190.6 187.2 12.5 13 13.5 14 14.5 180.2 181.7 182.2 182.4 182.4 16.5 17 17.5 18 18.5 182.1 181.9 181.6 180.9 180.3 20.5 21 21.5 22 22.5 177.1 176.1 174 169.8 165 图6、校正后的50%Pb的冷却曲线
图5、校正后的10%Pb的冷却曲线
5
10
15
20
25
时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min 温度/℃
270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 0
2.5 233.4 6.5 204.5 10.5 213.6 14.5 204.9 18.5 187.7 22.5 175.1
3 229.8 7 204.8 11 212.8 15 202.9 19 185.3 23 169.9
3.5 226 7.23.5 164.8
1、纯Pb 时间/s 0 30 60 90 120 150 180 210 温度/℃ 350.9 345.4 340.3 335.1 330.9 327.9 326.3 326.1 时间/s 240 270 300 330 360 390 420 450 温度/℃ 326 325.9 325.8 325.6 325.3 325 324.3 323.6 时间/s 480 510 540 570 温度/℃ 322.5 320.7 315 307.7 图4、纯Pb的冷却曲线
铝合金相图
有色金属分类： 轻金属 ρ＜4.5g/cm3，如Al、Mg、K、Na、Ca等。 重金属ρ＞4.5g/cm3，如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等。 贵金属 Au、Ag、Pt、Rh（铑）、Cd（镉）等。
稀有金属 相对稀少或产量较少Ti、W、V、Nb、Mo等。
放射性金属 如镭（Ra）、铀（U）、钍（Th）等。
时效曲线【Al-4%Cu合金】
自然时效
人工时效
铸造铝合金热处理代号
• • • • T1 －铸造后不淬火直接人工时效 T2－退火 T4－淬火＋自然时效 T5－淬火＋部分人工时效（人工时效温度低或时 间短 • T6－淬火＋完全人工时效 • T7－淬火＋稳定化回火（时效温度比T6高） • T8－淬火＋软化回火 （时效温度比T7高）
半金属 介于金属与非金属之间的元素，如硅、锗、硼
铝合金一般相图
• 共晶相图一部分
不 能热 处理 强化 的铝 合金
Al-Si系相图
Al-Si系相图
• 共晶相图
• ZL102 (ZAlSi12)
未变质处理 基体a固溶体 粗大条状共晶硅 块状初晶硅
合金相鉴别
(ZAlSi12) • ZL102
钠盐变质处理 白色a固溶体成枝晶状 灰色共晶硅呈椭圆状 和球状
通常在180～300℃保温后空冷。
(3) 均匀化退火－消除铸锭或铸件的成分偏析 及内应力，提高塑性，通常在高温长时间保温 后空冷。
彩色金相
未变质处理 砂型铸造铝 合金中的 • CuAl2相 棕色－紫色 －蓝色或浅 绿色
2）淬火（固溶处理） 将铝合金加热到固溶线以上保温后 快冷，使第二相来不及析出，得到过饱 和、不稳定的单一 固溶体。淬火后铝 合金的强度和硬度不高，具有很好的塑 性。
金属相图PbSn体系课件
随着相关学科的不断发展，pbsn体系的理论研究将更加深入和完善，同时实验验证和技术优化也将不断 推进，为相关领域的研究和应用提供更可靠的技术支持。
பைடு நூலகம்
金属相图与pbsn体系的结合发展前景
金属相图与pbsn体系的结合将为材料科学和环保领域的发展提供新的思路和方法
实例三
钴与氮的反应：钴的氮化 物相图揭示了钴与氮在不 同温度和压力下的相互作 用和可能的合成路径。
04
pbsn体系在金属相图中的应用
pbsn体系在金属相图中的作用
1 2 3
描述金属材料的相变过程
pbsn体系能够详细描述金属材料在加热或冷却 过程中的相变行为，包括固-液相变、固-固相变 等。
预测材料的物理性质
pbsn体系的未来发展趋势
pbsn体系在环保领域的应用将更加广泛
随着环保意识的不断提高，pbsn体系在污水处理、废气治理等方面的应用将更加重要，为环保事业的发展提供有力 支持。
pbsn体系在生物医学领域的应用将更加深入
随着生物医学技术的不断发展，pbsn体系在药物传递、组织工程等方面的应用将更加广泛和深入，为生物医学领域 的研究提供新的思路和方法。
金属相图和pbsn体系分别在材料科学和环保领域具有广泛的应用前景，两者的结合将为相关领域的研究和应用 提供更全面和深入的支持。
金属相图与pbsn体系的结合将促进多学科交叉融合
金属相图涉及到物理、化学和材料科学等多个学科领域，而pbsn体系涉及到环境科学、化学和生物医学等多个 学科领域，两者的结合将促进多学科交叉融合，推动相关领域的发展和创新。
动力学分析
金属相图也能提供反应的动力学信 息，如反应速率常数、活化能等， 有助于优化反应条件。
金属二元二元相图
xA =
100%
xB =
100%
5.1.3. 相图的建立
5.1. 基本概念
5.1.3 相图的建立 可以从理论和实验两条途径获得相图 实验：测临界点 理论：热力学函数计算
测定临界点的方法：热分析、X射线、电阻法、 金相分析法、热膨胀、磁性方法等 原理：材料在到达临界点时，相关的性能或参数 有一个突变，通过测突变点来确定临界点。
第五章－I
二元相图
Binary Phase Diagram
T
米
水
基本概念－ 相律、成分表示方法、相图测定、杠杆定理
匀晶
形成化合物的相图 共晶型
二 元 相 图
典型的 二元相图
共晶 包晶
包晶型
具有固态相变 两相平衡转变
其它类型的 二元相图
相图的热力学基础－ G-X曲线、公切线法则、 G-x曲线推测相图、相图的几何规律 根据相图判断性能、实例分析, Fe-C相图
5.3.4 平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
5.3.4 平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
3. 亚共晶材料
液相中先生成 平衡反应后继续 冷却时析出bII 4. 过共晶材料 液相中先生成b 平衡反应后继续 冷却时析出II
L L L b bb
L L b L b bb
5.3.5 非平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
b. 伪共晶区的形状和位置
对称型 非对称型
非对称的原因
两相的熔点不同
伪共晶区偏向于高熔点组元，这是因为此时共晶点偏 向于低熔点组元，共晶成分和低熔点相接近，低熔点 相容易先生成。
5.3.5 非平衡凝固过程及组织
第五章 金属相图
曲线③表示其组成恰为最低共 熔混合物的步冷曲线，其形状与纯 物质相似，但它的水平段是三相平 衡。 即 L=A(s)+B(s)
分析2：
相图由一个单相区和三个两相区组成： 即 ①溶液相区； ②纯A(s)和溶液共存的两相区； ③纯B(s)和溶液共存的两相区； ④纯A(s)和纯B(s)共存的两相区； 水平线段表示：A(s)、B(s)和溶液共 存的三相线；水平线段以下表示纯A(s)和 纯B(s)共存的两相区；o为低共熔点。
思考题
1.是否可用加热曲线作相图，为什么？ 2.为什么要用步冷曲线作相图？ 3.为什么坩锅中的样品要加盖石墨，并严防 混入杂质？ 4.实验用各样品的总重量为什么要求相等？ 若总重量不相等有什么影响？ 5.样品量和冷却速度对实验有何影响？
本实验采用热分析法绘制相图，其基本原理： 先将体系加热至熔融成一均匀液相，然后让 体系缓慢冷却，① 体系内不发生相变，则 温度--时间曲线均匀改变；② 体系内发生 相变，则温度--时间曲线上会出现转折点或 水平段。根据各样品的温度--时间曲线上的 转折点或水平段，就可绘制相图。
温 ①a② / ③ ④ a 度
五、实验数据记录
实验日期： ；室温： ℃；气压： KPa
0% 锡的百 20% 分含量 (纯铅） 转折点 (t℃)
40%
61.9% (低共熔物)
100% 80% (纯锡)
水平段 (t℃)
六、数据处理
1.
2.
作不同样品的步冷曲线，并根据步冷曲线作 出Pb-Sn体系的相图 找出最低共熔温度与共熔组成。
三、仪器与试剂
1. 可控升降温电炉 2. 控温仪 3. Pb，Sn，石墨粉
四、实验步骤
1. 称量样品 用天平称量含S n量分别为20%，40%， 61.9%，80%的Pb-Sn混合物各100克，装入 4个样品管，并在样品管上方覆盖一层石墨粉。 2. 仪器安装 将控温仪与可控升降温电炉相连
金相组织Al-Si相图
Al-Si相图摘要：本篇Tech-Note主要研究Al-Si相图，这样的研究具有很重要的实际意义。
二元相图是研究复杂合金的基础。
在Al合金中的Si和Fe被认为是杂质元素存在，但是在铸造和锻造Al合金中Si又是一种添加元素。
各种铸造Al合金中Si的含量从5~22%（重量比）不等。
Al具有重量轻、优良的机械性能、独特的防腐性、生产成本适中和易于成型等特性，所以具有广泛的商业应用价值。
Al的密度大约是2.7 g/cm3 ，比它轻的金属有 Mg(密度约1.74g/cm3) 和Be(密度约1.85 g/cm3)。
但是 Al及其合金由于其成本低于Mg 或 Be合金，故应用更为广泛。
Al和Mg合金的熔点范围非常接近，它们的熔点范围分别为：铸造Al合金约为565—640 °C (约1050 —1185 °F)；铸造Mg合金约为 593—648 °C (1100—1198°F)。
冶金专家和金相专家对于二元相图进行了大量的研究并绘制出化学成分与相转变温度的关系曲线，但是这些研究都是在“平衡态”下进行的。
所谓平衡态是指：金属的生产过程中加热和冷却速度都非常缓慢，但是在实际生产中加热和冷却速度都非常快这就是所谓“非平衡状态”。
尽管如此，相图还是我们研究合金转变的基本工具。
例如：利用相图我们知道金属的熔点和凝固点、凝固过程、平衡相的形成、合金元素或杂质元素的极限溶解度和第二相的分解温度。
本篇Tech-Note主要研究Al-Si相图，这样的研究具有很重要的实际意义。
二元相图是研究复杂合金的基础。
在Al合金中的Si和Fe被认为是杂质元素存在，但是在铸造和锻造Al合金中Si又是一种添加元素。
各种铸造Al合金中Si的含量从5~22%（重量比）不等。
在这个范围内， Si元素可以提高Al合金的流动性铸造性能， 3xx.x (Al-Si-Cu)系和 4xx.x (Al-MgSi)系铸造Al合金(US Al协会编号)具有广泛的商业应用。
相图分析(教学课件)
三相区：L++
（水平线PDC）
L+
+
L
L+
29
课件学习
水平线PDC称包晶线。 与该线成分对应的合金在该温度下发生包晶反应：
LC+P⇄βD 。 该反应是液相L包着固相, 新相 β 在L与α的界 面上形核，并向L和两个方向长大。
30
课件学习
J
N
L+
G
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
状， 以Fe3C为基，性能
硬而脆。
51
课件学习
PSK：共析线
S ⇄FP+ Fe3C 共析转变的产物是 与
L+δ
δ+
L+
2.14
L+ Fe3C
+
+ Fe3C
Fe3C的机械混合物，称作
F+ Fe3C
珠光体，用P表示。
到S点发生共析
转变：
S⇄（P+Fe3C）, 全部转变为珠
光体P。
A C
F
B
成分大于 D点合金结晶
E
D
过程与Ⅰ合金相似，室
G 温组织为 + Ⅱ 。
13
课件学习
合金的结晶过程
14
课件学习
共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程 液态合金冷却到E 点时，Pb和Sn同时饱和， 发
生共晶反应：LE ⇄(C+D) 。
1’
19.2
15
wt%Sn
课件学习
金属相图[最新]
![金属相图[最新]](https://img.taocdn.com/s3/m/791fb034abea998fcc22bcd126fff705cc175c88.png)
实验五 金属相图1. 摘要最早研究Pb-Sn 熔点与组成关系是在19世纪20年代，在这类体系中所发现的最低共熔组成被误认为是PbSn 3的化合物。
直至在Gibbs 推导出相律（1973~1976年间），继1886年Lechatelier Heney L 发现能够正确测量高温的铂-铂铑热电偶以后，奠定了热分析方法的基础。
现在，一般采用自动平衡记录仪或者电位差计测量温差电势，通过测定不同金属组成的合金熔融液的步冷曲线（简单热分析方法）绘制简单低共熔体系相图。
相律：关键词：低共熔点 三相线 相区 固熔体2． 仪器与试剂暗丝管加热电炉 1只 调压变压器 1只硬质玻璃样品管 6只 镍铬-镍硅热电偶（铠装） 2支 单笔自动平衡记录仪（或UJ-25型电位差计） 1台 冰水浴 铅（C.P ） 锡（C.P ） 铋（C.P ）（1）配制钝铅、纯锡以及含锡分别为20%、40%、61.9%、80%的样品管（各 管总量100克）（23．预习提问（1）什么叫步冷曲线，纯物和混合物的步冷曲线有何不同？（2）测定步冷曲线时应自何时开始记录数据或走纸为适宜？如何防止发生过冷现象？如有过冷发生，则相应相变点温度如何推求？（3）如何由步冷曲线绘制相图？出现固熔体的步冷曲线有何特征？（4）试述热电偶温度计的简单工作原理。
如何进行校正？（5）试述自动平衡记录仪的简单原理、使用及接线？4．操作5．数据和图象（1）文献数据最低共熔点：组成：61.9% 温度：456.9K（据H.穆拉契编著,原重工业部专家工作室译《有色冶金手册》P111）要求：所测最低共熔温度在455~459K，低共熔组成在61~63%（2）步冷曲线与金属相图（3）表格表2.5.1 体系步冷转折温度6．.点评(2)器材选配与操作技能由于立式冷却保温电炉不能人为地控制样品与冷却电炉的温差，使得高温段如纯铅的平台难以测准，甚至拐点不明显，所以在实验的改进是利用自动控温回转管式电炉（RJK 系列管式电阻炉和DRZ -4型电炉温度控制器，见装置图2.5.1），可以获得在较短时间内成功绘制较佳相图的效果。
2奥氏体组织金相图
1.铁素体组织金相图（工业纯铁）2.奥氏体组织金相图3.渗碳体组织金相图（过共晶白口铁组织金相图）4.共析钢组织金相图5.三次渗碳体金相图6.共晶白口铁组织金相图7.低碳板条状马氏体组织金相图(低倍图)8.低碳板条状马氏体组织金相图(高倍图)9.高碳针片状马氏体组织金相图10.Fe - Fe3C 相图11.亚共析钢组织金相图12.过共析钢组织金相图13.亚共晶白口铁组织金相图14.上贝氏体组织金相图15.下贝氏体组织金相图16.珠光体金相图17.莱氏体金相图18.回火索氏体组织金相图19.回火屈氏体组织金相图20.回火马氏体组织金相图21. 铁碳合金的成分组织性能关系22. 典型铁碳合金结晶过程23.W18Cr4V铸造组织（130×）24.W18Cr4V锻造组织（210×）25.W18Cr4V球化退火组织（420×）26.W18Cr4V淬火组织（300×）27.W18Cr4V淬火回火组织（105×）28.W18Cr4V淬火回火组织（420×）29.W18Cr4V过烧组织（420×）30.20钢渗碳缓冷组织（化染）（580×）31.共析钢球化退火组织（化染）（700×）32.T10钢球化退火组织（化染）（580×）33.GCr15钢（320摄氏度）等温淬火组织（210×）34.1Cr18N9Ti固溶处理组织（化染）（580×）35.1Cr13供货状态组织（化染）（580×）36.高锰钢铸造组织（化染）（52×）37.高锰钢水韧淬火组织（化染）（52×）38.高锰钢水韧淬火回火组织（化染）（105×）39.20CrMnTi钢渗碳层组织（化染）（320×）40.38CrMoAl钢氮化组织（化染）（66×）41.38CrMoAl气体渗氮层组织（化染）（650×）42.20CrMnTi碳氮共渗层组织44.20Cr2Ni4A钢高温碳氮共渗淬火组织（52×）46.ZL102合金铸造组织（化染）（55×）47.铝镁合金铸造组织（化染）（105×）48.铝铜合金铸造组织（化染）（210×）49.纯铜组织（电解+偏振光）（100×）50.黄铜退火组织（化染）（25×）51.62Cu-37Zn-Sn海军黄铜铸造组织（化染）（600×）52.锡青铜铸造组织（真空镀膜）（53×）53.铅基轴承合金组织（65×）54.锡基轴承合金组织（52×）55.硅黄铜铸造组织（化染）（50×）56.铅黄铜退火组织（化染）（70×）57.锰黄铜铸造组织（化染）（25×）58.锡磷青铜（5%Sn）冷模铸造组织（化染）（150×）。
金属学 二元相图,铁碳相图
预测材料的组织和性能
第一节 相图知识
二、相图与冷却曲线的关系：
成分一定，在冷却过程中，不同的相热容量不相同，如果 系统散热能力一样，温度随时间的变化(冷却)曲线上的斜率将 不同，曲线的转折点对应温度就是某些相开始出现或完全小时 的温度，利用这一特点，由实测的冷却曲线可以作出相图。
第二节
二元匀晶相图与固溶体的凝固
第五章 二元相图
相图知识
二元匀晶相图与固溶体的凝固
二元共晶相图
二元包晶相图 复杂二元相图的分析方法 铁碳平衡相图
第一节 相图知识
一、相与相图
相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的物质均匀 组成部分，称之为相。 相图：相图又称为状态图，它是表示体系的成分、外界环境和组 成相与相之间的平衡关系的几何图形。它是研究材料组织变 化规律的重要参考工具。外界环境主要是温度和压力，例如 物理学中已经介绍的纯水和纯铁的相图。
第二节 二元匀晶相图与固溶体的凝固
五、固溶体中溶质的分布
由于固溶体凝固中，析出固体的成分与液体不相同，并 且在凝固时达不到平衡，所以凝固后溶质的分布是不均匀的， 当然这种不均匀有时也可带来有利的利用。下面仅就几种特 例讨论。 如图所示相图的一部分，在温度t时，平衡 的液—固相成分的比，称为平衡分配系数。
第一节 相图知识
一、相与相图
二元相图：当存在两个组元时，成分也是变量，但一种组元的含 量为独立，另一组元则为余下部分。为在二维平面上表示， 通常只考虑在常压下，取两个变量温度和成分。横座标用线 段表示成分，纵座标表示温度。平面上以按这时平衡状态下 存在的相来分隔。(如图)
相图用途：
1. 由材料的成分和温度预知平衡相； 2. 材料的成分一定而温度发生变化 时其他平衡相变化的规律； 3. 估算平衡相的数量。
各类金相图[精华]
![各类金相图[精华]](https://img.taocdn.com/s3/m/15465eef951ea76e58fafab069dc5022aaea4686.png)
常规淬火+低温回火-回火马氏体+碳化物-GCr15常规淬火+低温回火-回火马氏体+碳化物-T12淬火+低温回火-回火中碳马氏体-45钢淬火+中温回火-回火屈氏体-45钢淬火+中温回火-回火屈氏体-65Mn淬火-板条马氏体-20钢[2011-8-24 15:54:59 Last edit by adela2009] 00淬火-屈氏体+淬火马氏体-T8淬火-屈氏体+马氏体-45钢淬火-针状马氏体+残余奥氏体-T8淬火-中碳马氏体-45钢等温淬火-上贝氏体+淬火马氏体-T8等温淬火-下贝氏体+淬火马氏体-T8调质-回火索氏体-40Cr00adela200900技术00财富00个人资料加为好友00给他留言帖子合集00板凳只看作者回复于：2011-8-24 15:19:0600回复本贴回复主题编辑举报管理00调质-回火索氏体-45钢过热淬火+低温回火-粗大针状马氏体+残余奥氏体-T12过热淬火-粗大马氏体-45钢球化退火-球状珠光体-T12软氮化-表层为化合物组织-45钢渗碳后退火-表层为过共析钢组织-20钢退火-铁索体+珠光体-20钢00adela200900技术00财富00个人资料加为好友00给他留言帖子合集003# 只看作者回复于：2011-8-24 15:19:3100回复本贴回复主题编辑举报管理00退火-铁索体+珠光体-45钢退火-铁索体+珠光体-65钢退火-铁索体+珠光体-工业纯铁退火-珠光体+二次渗碳体-T12退火-珠光体-T8亚温淬火-铁索体+马氏体-45钢轧制状态-带状组织-45钢00adela200900正火-索氏体-T8正火-铁索体+索氏体-45钢00。
实验教材_相图
二元金属相图的绘制---热分析法一、实验目的1. 学会用热分析法测绘Bi-Sn二元金属相图；2. 掌握热分析法的测量技术。
二、实验原理相图是用来研究体系的状态随温度、浓度、压力等因素的改变而发生变化的图形，它广泛地应用于冶金、化工等部门，可以表示出在指定条件下体系存在的相态。
绘制相图的方法有很多种，热分析法是一种常用的分析蒸气压较小的二组分凝聚体系温度-组成图的方法。
热分析法是绘制相图常用的基本方法之一。
在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度随时间的变化曲线，即步冷曲线。
体系若有相变发生，一般伴随有热效应，则在其步冷曲线上会出现拐点，所以从步冷曲线有无拐点就可以知道体系有无相变发生。
测定一系列组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相应体系发生相变的温度，就可以绘制出被测体系的相图。
以横轴表示混合物的组成，在对应的纵轴标出开始出现相变的温度(即步冷曲线上的转折点)，把这些点连接起来即得相图（见图1）。
（a）步冷曲线（b）A-B体系的相图图1 步冷曲线与相图液相完全互溶的二组分体系，在凝固时有的能完全互溶成为固溶体，有的仅部分互溶，如本实验的Bi-Sn体系。
本实验采用自制的MPD-01型四通道相图测定仪来测绘体系的步冷曲线，根据步冷曲线斜率的变化判断体系发生相变的温度，即可绘制出被测体系的相图。
三、仪器和试剂MPD-01型四通道相图测定仪铋粒（分析纯国药集团化学试剂有限公司）锡粒（分析纯国药集团化学试剂有限公司）图2 MPD-01型四通道相图测定仪四、实验步骤1．配制样品在八个样品管中分别配制含Bi 0%、15%、20%、40%、58%、70%、85%、100%的Bi-Sn混合物各150g 作为待测样品。
将以上样品分成两组，每组四个样品，经过两轮实验测完。
2．步冷曲线的测定（1）打开电脑电源开关。
（2）在金属相图测定仪的样品孔中插入相应的被测样品及相对应的热电偶（注意热电偶通道不能插错），并记录加热炉通道号和样品名称，然后打开电源开关（在仪器背板右下方），右侧散热风扇启动。
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金属相图
一、 目的
1、学会用热分析法测绘Pb －Sn 二组分金属相图。
2、掌握热分析法的测量技术。
3、了解热电偶测量温度的原理。
二、基本原理
相图是用以研究体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图形，它可以表示出在指定条件下体系存在的相数和各相的组成，对蒸气压较小的二组分凝聚体系，常以温度－组成图来描述。
热分析法是绘制相图常用的基本方法之一。
这种方法是通过观察体系在冷却（或加热）时温度随时间的变化关系，来判断有无相变的发生。
通常的做法是先将体系全部熔化，然后让其在一定环境中自行冷却，并每隔一定的时间记录一次温度，以温度（T ）为纵坐标，时间（t ）为横坐标，画出称为步冷曲线的T —t 图。
如图所示是二组分金属体系的一种常见类型的步冷曲线。
当体系均匀冷却时，如果体系不发生相变，则体系的温度随时间的变化将是均匀的，冷却也较快（如图中ab 段）。
若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着热效应，所以体系温度随时间的变化速度将发生改变，体系的冷却速度减慢，步冷曲线就出现转折（如图中b 点所示）。
当熔液继续冷却到某一点时（如图中c 点），由于此时熔液的组成已达到最低共熔混合物的组成，故有最低共熔混合物的析出，在最低共熔混合物完全凝固以前，体系温度保持不变，因此步冷曲线出现平台（如图中cd 线段）。
当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de 线段）。
温
度时间
a
b
c d
e
步冷曲线 温
度时间A
B B%0
100A A B B
步冷曲线与相图
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物体系来说，可以根据它的步冷曲线，判断有固体析出时的温度和最低共熔点的温度。
如果作出一系列组成不同的体系的步冷曲线，从中找出各转折点，即能画出二组分体系最简单的相图（温度－组成图）。
不同组成熔液的步冷曲线与对应相图的关系可从图中看出。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态。
因此，体系的冷却速度必须足够慢，才能得到较好的结果。
体系温度的测量，可用水银温度计，也可选用合适当热电偶。
由于水银温度计的测温范围有限、精度又低而且易破损，所以目前大都采用热电偶来进行测温。
用热电偶来测温有许多优点：灵敏度高、重现性好、量程宽。
三、仪器和试剂
金属相图实验炉一套
停表一个
铅粉（C.P）；锡粉（C.P）石墨粉
四、实验步骤
1. 配制样品：
用感量为0.1g的台秤分别配制含锡量为20％、40％、61.9％、80％的铅－锡混合物各100g，装入4个样品管中，同时在样品管内插入热电偶的玻璃套管，并在样品上方覆盖一层石墨粉。
2. 测定六个样品的步冷曲线：
将样品管逐个放在实验炉中加热熔化，待熔化后用玻璃套管小心搅拌样品，然后关闭加热电源使其均匀冷却（5～7℃每分钟）。
在玻璃套管中插入热电偶的热端，每隔半分钟用读取温度值一次，直到步冷曲线水平部分以下为止。
五、数据记录和处理
1、作步冷曲线（T－t）图
以温度T为纵坐标，时间为横坐标，分别作出它们在冷却过程中温度随时间变化的步冷曲线。
2、锡铅二元金属相图（T－x 图）。
从步冷曲线中，可找出各不同体系的相变温度T。
以此相变温度T为纵坐标，相应各体系的组分为横坐标，即可作得Pb －S n二组分体系相图的一部分。
六、思考讨论题
1．何谓热分析法？用热分析法测绘相图时，应该注意些什么？
2．用相律分析在各条步冷曲线上出现平台的原因。
3．为什么在不同组分熔融液的步冷曲线上，最低共熔点的水平线段长度不同？
金属相图实验炉的使用方法。