金相分析技术ppt课件ppt课件

内容
▪ 金属的宏观性能和内部组织结构的关系 ▪ 相的形成过程 ▪ 金属的内部组织结构对宏观性能的影响 ▪ 研究金属组织结构的方法 ▪ 金相样品的制备 ▪ 结论
不平衡结晶
热处理对1235铝合金材料的影响
热处理对1235铝合金材料的影响
复熔共晶球
回复与再结晶
回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但 其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
回复与再结晶
（e）580ºC保温15分后的金相组织（f）700ºC保温10分后晶粒长大的的金相组织
晶粒尺度
金属及合金的晶粒大小与金属材料的机械性能、工艺性 能及物理性能有密切的关系。细晶粒金属的材料的机械性能、 工艺性能均比较好，它的冲击韧性和强度都较高，在热处理 和淬火时不易变形和开裂。粗晶粒金属材料的机械性能和工 艺性能都比较差。金属材料的晶粒大小与浇铸工艺、冷热加 工变形程度和退火温度等有关。金属材料的强度在很大程度 上取决于晶粒的大小，正如Hall-Petch公式所描述的强度和 晶粒尺寸之间的函数关系：
Al－Mg2Si相图
Al-Mg-Si 合金
Al-Mg-Si 合金体系中Mg和Si的原子个数比为 2/1，质量比为1.73时，Si刚好完全形成Mg2Si 相，叫做平衡相合金体系。如果Mg/Si质量比 小于1.73，则Si的含量超过形成Mg2Si当量所 需的Si，形成硅过剩合金系。过剩硅可以提高 合金的强度，但过剩硅的存在可能导致材料的 脆性增加，所以硅含量一般不能超过太多。 该系合金的特性：中等强度，耐腐蚀性能好， 焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧 化着色性能好。
Al-Cu合金的性质
Al2Cu是一种强化相，参与固溶---沉淀强化，使合金再热处理后具 有较高的机械性能，其机械加工性能也得到了改善。但抗腐蚀性能 较差。
Al-Mg-Si 合金
Mg2Si在Al中的固溶度: 共晶温度:1.85wt%， 500ºC:1.05 wt % 200ºC:0.09wt% Al-Mg2Si系合金有明显 的时效硬化效应
金相分析技术
前言
相是组成材料、影响材料性能的一种微观 结构单元，因此，为了得到具有理想性能的材 料，十分有必要对其进行了解和研究。
我们要求材料不仅在宏观上具有均匀统一 的组织结构，还要求其在微观上协调、均匀。 使材料在变形过程中各晶粒能够相互协调与配 合，从而表现出理想的力学性能。
内容
▪ 金属的宏观性能和内部组织结构的关系 ▪ 相的形成过程 ▪ 金属的内部组织结构对宏观性能的影响 ▪ 研究金属组织结构的方法 ▪ 金相样品的制备 ▪ 结论
再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新 的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消 除的过Fra Baidu bibliotek。
回复与再结晶
（a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后的组织 （b）经580ºC保温3秒后的组织
回复与再结晶
（c）580ºC保温4秒后的金相组织（d）580ºC保温8秒后的金相组织
相的分布、形状、大小对材料的影响
钢中的二次渗碳体硬脆相网状分布于晶界中，导致很 大的应力集中，造成早期断裂，影响晶粒的结合，并使晶 粒变形受阻而导致强度降低。
Al-Cu合金的相图
合金的强化机理
固溶强化: 纯铝中加入合金元素时，会导致 晶格发生畸变，增加位错运动的 阻力，从而提高铝的强度，同时 获得优良的塑性和良好的压力加 工性能。通常还通过随后的时效 过程使铝合金的强度和塑性得到 进一步提高。
时效强化（沉淀强化）：铝合金 的合金元素在铝中的固溶度随温 度的降低而急剧减小。将铝合金 加热到某一温度保温后水中淬火， 可以得到过饱和铝基固溶体。将 饱和铝基固溶体在室温或加热到 某一温度时，就会析出第二相， 此相会对晶格畸变产生不同影响， 从而使合金的强度和硬度随时间 的延长而提高。
Cu --20%Ni合金均匀化退火组织 ：多边 形晶粒 放大倍数：100x
枝晶偏析容易导致合金塑性，韧性下降；
易引起晶间腐蚀，降低合金的抗蚀性能。
不同的处理工艺对金属的影响
块状晶
针状晶
Al-12%Si合金 组织分析：块状晶+针状共晶 放大倍数：100X
Al-12%Si合金变质处理 组织分析：树枝状初晶+共晶 放大倍数：100X
金属材料的结晶
金属材料的结晶
结晶的基本过程：形核－长大。 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它 们时聚时散，称为晶胚。温度降低到一定时，一些 大尺寸的晶胚将会长大，称为晶核。
晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产 生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每 个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。
σ＝σ0＋Kd-1/2 式中：σ为屈服强度；
σ0 、 K为常数； d为晶粒直径；
晶粒尺度
试验表明，由于晶界强度高于晶内，在拉 力作用下，在晶界处呈竹节状。
晶粒细化
在Al-Mg-Si合金材料 中加入Mg进行晶粒 细化
相的分布、形状、大小对材料的影响
• 第二相粒子细小而弥散地 • 第二相粒子与基体晶粒尺寸 分布在基体晶粒中，称为 属同一数量级，称为聚合型 弥散分布型两相合金---- 两相合金---第二相强化 弥散强化。
内容
▪ 金属的宏观性能和内部组织结构的关系 ▪ 相的形成过程 ▪ 金属的内部组织结构对宏观性能的影响 ▪ 研究金属组织结构的方法 ▪ 金相样品的制备 ▪ 结论
相图
物质在温度、压力、成分变化时，其状态可以发 生变化. 相图：描述系统的状态、温度、压力及成分之间关 系的图解。
根据相图可确定在热力学平衡条件下，不同成分 的材料在不同温度下组成相的种类、各相的相对量、 成分及温度变化时可能发生的变化。
的 同体 部 、系 分 均内 称 匀部 为 一， 一 致物 个 （理
相 用性 肉质 眼和 或化 普学 通性 显质 微完 镜全 观相
不同金属的微观组织
不同金属的微观组织
Al-4.5%Cu合金组织 450X
Zn-3%Mg合金共晶组织 400X
不同的处理工艺对金属的影响
Cu --20%Ni的铜合金铸态组织：由于非 平衡结晶，呈现出树枝状晶体（枝晶偏 析） 放大倍数：100x