其它考试二元合金相图PPT教案

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+ Ⅱ 。
成分大于 D点合金结 晶过程与Ⅰ合金相似,
室温组织为 + Ⅱ 。
第32页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——共晶合金的平衡凝固
②共晶合金(61.9%Sn-Pb)
第33页/共55页
1.3.2 二元合金相图
液态合金冷却到d点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应: Ld ⇄(c+e)
或共晶反应。
第25页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——相图分析
共晶反应的产物,即两相的机械混 合物称共晶体或共晶组织。发生共 晶反应的温度称共晶温度。代表共 晶温度和共晶成分的点称共晶点。
Pb-Sn共晶组织
第26页/共55页
共晶体长大示意图
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——共晶合金的平衡凝固
第6页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
➢由于面心立方 晶格的间隙比体 心立方晶格大, 所以奥氏体的溶 碳能力比铁素体 大。
2.11% 第7页/共55页

➢0.0218%
1.3.1 二元合金的结晶
按溶质原子在固体中的溶解度,固溶体可分为 有限固溶体和无限固溶体两种。 按溶质原子在固溶体内分布是否有规则,固溶 体分为有序固溶体和无序固溶体两种。
wL和wa,则有
T
I
B
wL wa 1
a
r
b
wL x1 wa x2 x Tx
解方程组,得
wL
x2 x x1x2
xx2 x1x2
wa
x x1 x1x2
x1x x1x2
A
Cu
第18页/共55页
x1
x
wNi%
x2
Ni
1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——杠杆定律
wL xx2 w x1x
1.3.2 二元合金相图
共晶结束后,随温度下降,
和 的成分分别沿cf线和 eg线变化,并从共晶 中 析出Ⅱ ,从共晶 中析 出Ⅱ ,由于共晶组织细, Ⅱ与共晶结合, Ⅱ与共 晶 结合,共晶合金的室 温组织仍为 ( + ) 共晶体。
第38页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——共晶合金的平衡凝固
Ld c e
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
在一定温度下,由 一个液相包着一个 固相生成另一新固 相的反应称包晶转 变或包晶反应。
第47页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生包晶反应的合金的结晶
①含42.4%Ag的Pt-Ag合金
② 相区:相图中有三个 单相区: L、、; 三个两相区: L+、 L+、+ ;一个三相 区:即水平线cde。 第23页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——相图分析
③ 液固相线:液相线adb, 固相线acdeb。a、b分 别为Pb、Sn的熔点。
④ 固溶线: 溶解度点的连线 称固溶线。相图中的cf、 eg线分别为 Sn在 Pb中 和 Pb在 Sn中的固溶线 。 固溶体的溶解度随温度降
其它考试二元合金相图
合金
1.3.1 二元合金的结晶
两种或两种以上金属元素,或金属元素 与非金属元素,经熔炼、烧结或其它方 法组合而成并具有金属特性的物质。
组元
组成合金最基本的独立的物质,通常组 元就是组成合金的元素。
是合金中具有同一聚集状态、相同晶体

结构,成分和性能均一,并以界面相互
分开的组成部分 。
100%
第40页/共55页
1.3.2 二元合金相图
在2点,具有d点成分的剩余液体发生共晶反应:L ⇄( + ) ,
转变为共晶组织,共晶体的重量与转变前的液相重量相等, 即
wd
c2 cd
100%
w
2d cd
100%
反应结束后,在共晶温 度下、 两相的相对 重量百分比为:
w
2e ce
100%
w
c2 ce
自高温冷却
到 t1温度时, 开始结晶出
成分为1的 固溶体,其
Ni含量高于 合金平均成

L
第15页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——合金的结晶过程 随温度下降,固 溶体重量增加, 液相重量减少。 同时,液相成分 沿液相线变化, 固相成分沿固相 线变化。
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1.3.2 二元合金相图
1.3.2 二元合金相图
在共晶转变过程中,L、 、 三相共存, 三个相的量 在不断变化,但它们各自 成分是固定的。
共晶组织中的相称共晶相. 共晶转变刚结束时, 和 相的相对重量百分比为:
w
de ce
97.5 61.9 97.5 19
100%
45.4%
w 1 w 54.6%
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第13页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶 由液相结晶出单相固溶体 的过程称为匀晶转变。
L
两组元在液态和固态下 均无限互溶
第14页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——合金的结晶过程
除纯组元外,其它成分合金结晶过程相似,以Ⅰ合金 为例说明。
当液态金属
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1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——枝晶偏析 枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。 生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时 间保温,以使原子充分扩散、成分均匀,消除枝 晶偏析,这种热处理工艺称作扩散退火。
第21页/共55页
1.3.2 二元合金相图
与亚共晶合金相似,不同的 是一次相为 , 二次相为Ⅱ, 室温组织为+(+)+Ⅱ。
第43页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——组织组成物在相图上的标注
组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。 Ⅰ和Ⅰ, Ⅱ和Ⅱ,
共晶体(+)都是组 织组成物。 将组织组成物标注在 相图中,可使所标注 的组织与显微镜下观 察到的组织一致。
发生匀晶反应的合金的结晶——合金的结晶过程 当合金冷却到t3时,最后一滴L3成分的液体也转变为固 溶体,此时固溶体的成分又变回到合金成分3上来。
成分变化是通过
L
原子扩散完成的。
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1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——杠杆定律
设Tx温度下I合金的总质量 温 为1,液、固相质量分别为 度
共晶系合金一般以共晶点为界进行分类,可以分为: Sn<19.2%和Sn>97.5%的端部合金 共晶合金: 61.9 %Sn 亚共晶合金: 19.2% ~ 61.9%Sn 过共晶合金: 61.9% ~ 97.5%Sn
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1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——共晶合金的平衡凝固
③亚共晶合金 成分在共晶点d以左、c点以右(即Sn: 19.2 ~ 61.9%)的合金 称为亚共晶合金。
第39页/共55页
1.3.2 二元合金相图
合金液体在2点以前为 匀晶转变。冷却到2点, 固相成分变化到c点, 液相成分变化到d点, 刚冷却到2点时两相的 相对重量为:
wL
c2 cd
100%
w
2d cd
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1.3.2 二元合金相图
由 析出的二次 用Ⅱ 表示。 随温度下降, 和 相的成分分别沿CF线和DG线
变化, Ⅱ的重量增加。
F4
室温下Ⅱ的相对重量百分比为:wII FG 100%
由于二次相析出温
度较低,一般十分
细小。
第31页/共55页
1.3.2 二元合金相图
Ⅰ合金室温组织为
第10页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
金属化合物
渗碳体 ( Fe3C ) 铁与碳形成的
金属化合物。
第11页/共55页
1.3.2 二元合金相图
相图是表示合金系中各合金 在极其缓慢的冷却条件下的 结晶过程
相图的分类(根据组元数量分) 二元相图 三元相图
第12页/共55页
1.3.2 二元合金相图
如:Fe与Mn、Si、AL、Cr、 Ti等形成置换固溶体。
第4页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
间隙固溶体:
溶质原子和溶剂原子直径相 差较大,溶质原子处于溶剂晶体 结构的间隙位置上,则形成间隙 固溶体。 如:Fe与C、N、O、H形成间隙固 溶体。
第5页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
奥氏体——碳溶于γ-Fe中 形成的固溶体 铁素体——碳溶于α-Fe中 形成的固溶体
第34页/共55页
1.3.2 二元合金相图
析出过程中两相相间形核、 互相促进、共同长大,因而 共晶组织较细,呈片、棒、 点球等形状。
第35页/共55页
1.3.2 二元合金相图
共晶组织形态
Pb-Sn共晶组织
层片状(Al-CuAl2定向凝固)
条棒状(Sb-MnSb横截面)
第36页/共55页
螺旋状(Zn-Mg)
杠杆定律只适用于两相区
第19页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生匀晶反应的合金的结晶——枝晶偏析 合金的结晶只有在 缓慢冷却条件下才 能得到成分均匀的 固溶体。但实际冷 速较快,结晶时固 相中的原子来不及 扩散,使先结晶出 的枝晶轴含有较多 的高熔点元素(如 Cu-Ni合金中的Ni)
匀晶系合金的不平衡凝固
发生包晶反应的合金的结晶
两组元在液态无限溶解, 在固态有限固溶,并且发 生包晶反应的相图,称为 包晶相图。
Ld c e
相图分析 单相区:L、、β 二相区:L+、 L+、+ 三相区:L++ (水平线PDC)
第46页发生包晶反应的合金的结晶
水平线ced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:
①端部固溶体合金(10%Sn-Pb合金)
第28页/共55页
1.3.2 二元合金相图
在3点以前为匀晶转变,结晶出单相 固溶体,这种直接 从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
第29页/共55页
1.3.2 二元合金相图
温度降到3点以下, 固溶体被Sn过饱和,由于晶格不稳,开 始析出(相变过程也称析出)新相— 相。由已有固相析出的 新固相称二次相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
发生共晶反应的合金的结晶——相图分析 当两组元在液态 下完全互溶,在 固态下有限互溶, 并发生共晶反应 时所构成的相图 称作共晶相图。
第22页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——相图分析
① 相:相图中有L、、 三种相, 是溶质Sn在 Pb中的固溶体, 是 溶质Pb在Sn中的固溶 体
第8页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
固溶体的性能
随溶质含量增加, 固溶体的 强度、硬度增加, 塑性、韧 性下降—固溶强化。
与纯金属相比,固溶体的强度、硬度高,塑性、韧性低。但与 化合物相比,其硬度要低得多,而塑性和韧性则要高得多。
第9页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
金属化合物 当碳在铁中的含量超过了其溶解度极限时,便会 形成化合物,Fe3C,渗碳体 金属化合物的特点 金属化合物的组成一般可用化学式表示 金属化合物的晶格类型不同于任一组元, 一般具有复杂的晶格结构。
100%
第41页/共55页
1.3.2 二元合金相图
温度继续下降,将从
一次 和共晶 中析 出Ⅱ,从共晶 中析 出Ⅱ。其室温组织为 + (+) + Ⅱ。
第42页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——共晶合金的平衡凝固
④过共晶合金 成分在共晶点e以左、d点以右(即Sn:61.9~97.5%)的合金 称为过共晶合金。
第24页/共55页
低而下降。
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——相图分析
⑤ 共晶线:水平线CED叫做共晶线。
在共晶线对应的温度下(183 ℃),d点成分的合金同时结晶 出c点成分的 固溶体和e点成分的 固溶体,形成这两个相 的机械混合物:Ld ⇄(c + e)
在一定温度下,由一定成 分的液相同时结晶出两个 成分和结构都不相同的新 固相的转变称作共晶转变
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1.3.1 二元合金的结晶
第2页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
固溶体 合金中其结构与组成元素之一的晶体结
构相同的固相称固溶体。习惯以、、表 示。
固溶体
置换固溶 体
间隙固溶体
第3页/共55页
1.3.1 二元合金的结晶
置换固溶体:
溶质原子和溶剂原子 尺寸相差较小,形成固溶 体时溶质原子替换了溶剂 晶格中的一部分原子,就 形成了置换固溶体。
第44页/共55页
1.3.2 二元合金相图
发生共晶反应的合金的结晶——组织组成物在相图上的标注
相与相之间的差别主要在结构和成分上。 组织组成物之间的差别主要在形态上。如Ⅰ 、 Ⅱ和
共晶 的结构成分相同,属同一个相,但它们的形态 不同,分属不同的组织组成物。
第45页/共55页
1.3.2 二元合金相图
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