二元合金相图(很好很强大)演示幻灯片
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03第三章二元合金相图及相变PPT课件
.2
28
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或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
H
29
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。
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Ⅰ+ (+) + Ⅱ。
亚共晶合金 的结晶过程
39
④ 过共晶合金结晶过程 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Ⅰ+(+ )+Ⅱ。
40
Pb-Sn合金的结晶过程
⑶ 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。
螺旋状（Zn-Mg3）4
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.
共晶转变结束时， 和
相的相对重量百分比为：
C(19.2)
E(61.9) D(97.5)
QC ED D 10% 09 9..7 7 5 5 1 6..9 1 2 910% 04.5 4%
x1x2 (ab)、 x1x(ao)的长度。 10
因此两相的相对 重量百分比为：
QL
xx 2 x1x2
ob ab
Q
x1x x1x2
ao ab
两相的重量比为：
Q Q Lx x1x 2x (a o)o b或 Q Lx1xQ x2x
11
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆 定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温 度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
28
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或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
H
29
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。
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Ⅰ+ (+) + Ⅱ。
亚共晶合金 的结晶过程
39
④ 过共晶合金结晶过程 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Ⅰ+(+ )+Ⅱ。
40
Pb-Sn合金的结晶过程
⑶ 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。
螺旋状（Zn-Mg3）4
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.
共晶转变结束时， 和
相的相对重量百分比为：
C(19.2)
E(61.9) D(97.5)
QC ED D 10% 09 9..7 7 5 5 1 6..9 1 2 910% 04.5 4%
x1x2 (ab)、 x1x(ao)的长度。 10
因此两相的相对 重量百分比为：
QL
xx 2 x1x2
ob ab
Q
x1x x1x2
ao ab
两相的重量比为：
Q Q Lx x1x 2x (a o)o b或 Q Lx1xQ x2x
11
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆 定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温 度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
第3章二元合金相图及应用PPT课件
31.10.2020
工程材料
99-30
合金I的结晶过程
温度继续下降, 从β中析出二次α。
31.10.2020
工程材料
99-31
合金I的结晶过程
室温组织为 β+二次α 。
组成相和组织组成物的成分和相对重量可根据杠杆定 律来确定。
31.10.2020
工程材料
99-32
相图与性能的关系
具有匀晶相图、共晶相图的合金的机械性能和物理性 能随成分而变化的一般规律见下图
工程材料
99-38
渗碳体（Cem渗en碳tit体e）组织金相图
定义——C与Fe的化合物（Fe3C）。 代表符号： Cm
性能：含碳6.69%，其硬度高，极脆，塑性几乎 为0，熔点为1227℃。
铁碳合金中渗碳体量多会导致材料力学性能变坏。 适量渗碳体若弥散分布在基体上，可提高材料强 度和硬度。
31.10.2020
31.10.2020
工程材料
99-21
合金Ⅳ的结晶过程
31.10.2020
工程材料
99-22
组织和相的关系
31.10.2020
工程材料
99-23
共析相图
31.10.2020
d点成分(共析成分)的合金从 液相经过匀晶反应生成 γ相后, 继续冷却到d 点温度(共析温度) 时, 在此恒温下发生共析反应: γ → (α+β)
分数相对重量。
液相在共晶反应后全部转变为共晶 体(α+β) , 这部分液相的质量分 数就是室温组织中共晶体 (α+β)
的质量分数。 初生 αc冷却不断析出 βII, 到室 温后转变为 αf和 βII。按照杠杆 定律, 可求出 αf、βII占 αf＋ βII的质量分数(注意, 杠杆支点在 c'点), 再乘以初生 αc在合金中的 质量分数, 求得 αf、βII占合金的 质量分数。
7-二元合金相图PPT模板
示例 现以Cu-Ni二元合金相图为例进行分析。
如左图所示，A点为Cu的 熔点（1 083℃），B点为Ni的 熔点（1 455℃），该相图上面 一条是液相线，下面一条是固 相线，液相线和固相线把相图 分成三个区域，即液相区L、固 相区α及液固两相区L＋α。
Cu-Ni合金相图及结晶过程示意图
示例 现以Cu-Ni二元合金相图为例进行分析。
金属材料与热处理
合金的结晶过程较为复杂，通常运用合金相图来分析合金的结 晶过程。
相图是表示合金系在平衡条件下，在不同温度、成分下各相 关系的图解，又称为平衡图或状态图。
利用相图，可知各种成分的合金在不同温度的组织状态及一定 温度下发生的结晶和相变，了解不同成分的合金在不同温度下的相 组成及相对含量，了解合金在加热和冷却过程中可能发生的转变。
2.铁碳合金中的相
铁素体
碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶 体称为铁素体，用符号F或α表 示。
奥氏体
碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶 体称为奥氏体，用符号A或γ表 示。
铁素体仍保持α-Fe的体心立方 晶格。铁素体中碳的溶解度极小， 室温时约为0.000 8%，在727℃时 碳的溶解度最大，仅为0.021 8%。 铁素体的力学性能与工业纯铁相似， 即塑性、韧性较好，强度、硬度较 低。
45钢室温下的显微组织如下图所示。
亚共析钢结晶过程示意图
如左图所示， F呈白色块状，P 呈层片状，放大倍数不高时呈黑色块 状。所有亚共析钢的室温组织都是F ＋P，只是随碳含量的增加，P越来越 多，F越来越少。
过共析钢
1点以上
1～2点
2～3点
3～4点
过共析钢结晶过程示意图
4点～室温
如上图所示，当温度降到1点时，开始从液相中析出A，降到2点 时液相全部结晶为A。温度降至3点时，开始从A中析出二次渗碳体 （Fe3CⅡ）。温度继续降低，Fe3CⅡ的量不断增多，并呈网状沿奥氏 体晶界分布。剩余A的成分沿ES线变化，冷却至4点时，其中碳的质 量分数达到共析成分，发生共析反应，转变为P。继续冷却，合金组 织不变。
二元合金相图ppt课件
共晶 ]
精选版课件ppt
28
2、共晶合金室温平衡组织特征
共晶组织的基本特征是 两相均匀并交替分布， 根据合金组元的不同，共晶组织的形态各异， 有层片状、棒状、球状、针状、螺旋状等。
精选版课件ppt
29
（Pb-Sn）共晶组织（层片状）
精选版课件ppt
30
（Al-Si）共晶组织（针状）
精选版课件ppt
共晶合金结精选晶版课过件p程pt 分析
+ +
t/s
27
概括起来，共晶合金平衡结晶过程为： 共晶温度以上： 液态L61.9 共晶温度： 共晶转变 L61.919 97.5
共晶温度以下： 二次结晶 Ⅱ ， Ⅱ
室温组织： （+）共晶 [由于 Ⅱ和Ⅱ常与共晶和相连， 显微镜下很难分辨，室温组织为：（+）
V1×10%+V2×30精%选=版2课0件%p×pt (V1+V2)
11
这种方法可推广到固相和固液混合相
如图：成分为C的Ni-Cu合金，缓冷到t℃时,根据相图分 析：（Ⅰ）此状态下存在哪几相？（Ⅱ）各相的成分如 何？（Ⅲ）各相的数量（绝对数量与相对数量）？
（Ⅰ）由相图可知，C点
1500
存在L+α两相区
匀晶转变：在一定温度范围内由液相结 晶出单相的固溶体的结晶过程。
二元匀晶相图：指两组元在液态和固态 均无限互溶时的二元合金相图。
具有这类相图的合金系主要有Ni-Cu、 Cu-Au、Au-Ag、Mg-Cd、W-Mo等。
精选版课件ppt
6
（一）二元合金相图的建立 （以Cu-Ni二元合金为例）
1、建立相图的思路：
二元共晶相图：两组元在液态下无限互溶，冷却 时发生共晶转变的二元精选合版课金件p相pt 图叫二元共晶相图。21
二元合金与相图.ppt讲解
A B
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原子 扩散 Sn原子 扩散
Pb-Sn共晶组织 共晶体长大示意图
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡 成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共 晶点以右的合 金称过共晶合 金。
A
L+பைடு நூலகம்
C D
B
凡具有共晶线
成分的合金液
体冷却到共晶
温度时都将发
生共晶反应。
⑵ 合金的结晶过程 ① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程 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。
.2
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 新固相称二次相或次生相,由 析出的二次 用Ⅱ 表示。。
成分大于 D点合金结晶 过程与Ⅰ合金相似，室 温组织为 + Ⅱ 。
C
E
D
F
G
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共
晶反应：LE ⇄(C+D) 。
1’
19.2
wt%Sn
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。
C(19.2) E(61.9) D(97.5)
相的相对重量百分比为：
Q Q ED 97.5 61.9 100% 100% 45.4% CD 97.5 19.2 100% Q 54.6%
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原子 扩散 Sn原子 扩散
Pb-Sn共晶组织 共晶体长大示意图
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡 成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共 晶点以右的合 金称过共晶合 金。
A
L+பைடு நூலகம்
C D
B
凡具有共晶线
成分的合金液
体冷却到共晶
温度时都将发
生共晶反应。
⑵ 合金的结晶过程 ① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程 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。
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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 新固相称二次相或次生相,由 析出的二次 用Ⅱ 表示。。
成分大于 D点合金结晶 过程与Ⅰ合金相似，室 温组织为 + Ⅱ 。
C
E
D
F
G
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共
晶反应：LE ⇄(C+D) 。
1’
19.2
wt%Sn
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。
C(19.2) E(61.9) D(97.5)
相的相对重量百分比为：
Q Q ED 97.5 61.9 100% 100% 45.4% CD 97.5 19.2 100% Q 54.6%
最新第三章二元合金与相图介绍教学讲义ppt课件
与
相 图 的
这是因为主要混合物各相的变形能力不同，造成一相阻碍另一相的变 形，使塑性变形阻力增加，因而共晶体的压力加工性最差
关
系
第三章 二元合金与相图
作业
P59-60： 1、2、4、5
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
共晶相图
共晶合金 结晶过程
室温下合金Ⅱ的显微组织：a）相组成：α、β；b）组织组成：（α+β）
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
共晶相图
亚共晶合金 结晶过程
合金III的结晶过程：L→L+α→α+（α+β） →α+（α+β）+βII
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
共晶相图
亚共晶合金 结晶过程
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
基本知识 二元合金基本相图
匀晶相图 共晶相图 包晶相图 共析相图 稳定化合物相图
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
匀晶相图
两组元在液态时无 限互溶，在固态时 也无限互溶，且形 成单相固溶体，所 构成的相图
I：纯铜；II：75%Cu+25%Ni III：50%Cu+50%Ni
液固相线距离愈小，结晶温 度范围愈小→合金的流动性好
关 →有利于浇注
二元合金与相图课件PPT
2021/3/10
4
1. 固溶体的分类
（1）按溶质原子在溶剂晶格中的位置分固溶体可分为置换 固溶体与间隙固溶体两种。
置换固溶体中溶质原子代换了溶剂晶格某些结点上的原子
形成置换固溶体时，溶质原子在溶剂晶格中的溶解度主要取 决于两者的晶格类型、原子直径及它们在周期表中的位置。
2021/3/10
5
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
电子化合物主要以金属键结合, 具有明显的金属特性, 可 以导电。它们的熔点和硬度较高，塑性较差，在许多有色金属 中为重要的强化相。
2021/3/10
11
3. 间隙化合物 由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原 子半径较小的非金属元素形成的化合物为间隙化合物。尺寸较 大的过渡族元素原子占据晶格的结点位置，尺寸较小的非金属 原子则有规则地嵌入晶格的间隙之中。根据结构特点，间隙化 合物分间隙相和复杂结构的间隙化合物两种。
提高的现象称为固溶强化。
固溶体引起的晶格畸变
2021/3/10
8
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当
时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降
低。例如：纯铜的σb为220 MPa, 硬度为40 HB, 断面收缩率 ψ为70%。当加入1%的镍形成单相固溶体后, 强度升高到390
第三章 二元合金相图 概述
纯金属具有良好的导电导热性，但机械性能差，而且提炼 困难，价格昂贵，故工业上广泛应用的是合金材料。
合金 一种金属元素同另一种或几种其它元素, 通过熔化 或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。
例如:钢（铁和碳的合金） 黄铜（铜和锌的合金） 组元 组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。组元可以 是金属、非金属元素或稳定化合物。
第四章二元合金相图PPT课件
又因为：Q合金=QL+Qa 所以（QL+Qa ）% × b%=QL% × a%+Qa % × c%
由杠杆定律可算出在T1时液相和固相在合金中的质量 分数：
运用杠杆定律时要注意: 只适用于相图中两相区并且只能在平衡状态下使用。 杠杆定律的应用：
1、确定某一温度下两平衡相的成分 2、确定某一温度下两平衡相的相对量
（a）冷却曲线 （b）Cu-Ni相图
三、相律
相律是分析和使用相图的重要理论依据，它表示 在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和平 衡相数之间的关系式。在衡压条件下，其数学 表达式为: f=c-p+1 式中 f－自由度数 c－组元数 p－平衡相数
第二节 二元合金相图的基本类型
一、匀晶相图及固溶体的结晶 Isomorphous Phase Diagrams
共晶合金组织的形态
( 机械混合物，两相交 替分布其中黑色片层为 α 相，白色基体为β 相）
（3）合金III的平衡结晶过程
（ 亚共晶合金）结晶过程分三个阶段，即匀晶反应+共晶反应 +二次结晶反应。
L
L+a初 L+a初+（ ac+βd)
a初+（ ac+βd)
（ a初+βII）+（ a+β）
合金的室温 和β。
其结晶过程与合金iii相似只是匀晶产物为初晶二次结晶产物为4合金的平衡结晶过程进化心理学综合了进化生物学的各种理论和当代心理学的研究法则主张用进化论的视野来看待和研究人格问题为人格心理学核心概念的建构提供了一个系统的框架
工程材料与热加工基础
The Fundamentals of Engineering Materials & Heat
由杠杆定律可算出在T1时液相和固相在合金中的质量 分数：
运用杠杆定律时要注意: 只适用于相图中两相区并且只能在平衡状态下使用。 杠杆定律的应用：
1、确定某一温度下两平衡相的成分 2、确定某一温度下两平衡相的相对量
（a）冷却曲线 （b）Cu-Ni相图
三、相律
相律是分析和使用相图的重要理论依据，它表示 在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和平 衡相数之间的关系式。在衡压条件下，其数学 表达式为: f=c-p+1 式中 f－自由度数 c－组元数 p－平衡相数
第二节 二元合金相图的基本类型
一、匀晶相图及固溶体的结晶 Isomorphous Phase Diagrams
共晶合金组织的形态
( 机械混合物，两相交 替分布其中黑色片层为 α 相，白色基体为β 相）
（3）合金III的平衡结晶过程
（ 亚共晶合金）结晶过程分三个阶段，即匀晶反应+共晶反应 +二次结晶反应。
L
L+a初 L+a初+（ ac+βd)
a初+（ ac+βd)
（ a初+βII）+（ a+β）
合金的室温 和β。
其结晶过程与合金iii相似只是匀晶产物为初晶二次结晶产物为4合金的平衡结晶过程进化心理学综合了进化生物学的各种理论和当代心理学的研究法则主张用进化论的视野来看待和研究人格问题为人格心理学核心概念的建构提供了一个系统的框架
工程材料与热加工基础
The Fundamentals of Engineering Materials & Heat
《二元合金相图》PPT课件
Q LL% b,c Q aa% ab
Q 0
ac Q 0
ac
• 运用杠杆定律时注意，它只适用于相图中的两相 区，并且只能在平衡状态下使用。
• 杠杆定律的应用： ①确定某一温度下两平衡相的成分； ②确定某一温度下两平衡相的相对量。
2021/3/26
17
4. 非平衡结晶与枝晶偏析
实际金属的结晶主要以树枝状长大：这是由于当冷却 速度较大，特别是存在有杂质时，晶体与液体界面的 温度会高于近处液体的温度，形成负温度梯度，且晶 核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一 次轴又会产生二次轴……，树枝间最后被填充。
4.4.1 铁碳合金的基本组织 4.4.2 铁碳合金相图 4.4.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系 42.402.14/3/2F6 e-Fe3C相图的应用
教学内容
2
§4.1 二元合金相图的建立
§4.1.1 名词涵义
组元：组成合金的独立的最基本的单元。一般是 一种元素（如Pb-Sn合金中的Pb和Sn） 或一种稳 定的化合物（如Fe3C） 。
2021/3/26
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• 固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不 能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
• 一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结 晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒 内化学成分的分布不均，这种现象称为枝晶偏析。
• 消除枝晶偏析的方法采用扩散退火（或均匀化退火）。
合金系： 由两个或两个以上组元按不同比例配制 成的一系列不同成分的合金（如Pb-Sn系，FeFe3C 系） 。
相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的 简明图。
2021/3/26
3
• 相图上所表示的组织都 是在非常缓慢冷却的条 件下获得的，都是接近 平衡状态的组织，也称 为状态图或平衡图。
第4章第2节二元合金相图PPT课件
第2节 二元相图及应用
重点：应用相图说明合金的 组织和性能。 难点：、合金的结晶过程。 学时：2 学时。
❖ 合金相图：
①是用图解的方法表示不同 成分、温度下合金中相的 平衡关系，即成分-温度相三者关系。
②由于相图是在极其缓慢 的冷却条件（退火）下测 定的,又称为平衡相图。
❖ 相图主要作用：
①根据相图可以了解不同成 分合金在温度变化时的相 变及组织形成规律。
3）特征线（5条）
aeb — 为液相线； amenb — 为固相线；
mf和ng — 代表两固溶体ɑ 和 β溶解度曲线；
men —— 一段水平线又称共 晶反应线，成分在该范围 内的合金都将发生共晶反 应。
4）特征区（7个区）
❖ 3个单相区： L、ɑ 和β； ❖ 3个双相区：（L+ ɑ ）、（
L+β）和（ ɑ +β）； ❖ 1个三相区：（L+ ɑ +β）
③但两相十分细密时，合金 的强度、硬度将偏离直线 关系而出现峰值。
2、合金成分与合金铸造性能 之间关系
❖ 固溶体合金:
当相线与液相线距离 越大，越容易产生偏析和 分散缩孔。
❖ 共晶合金:
具有最好的流动性， 并在结晶时易形成集中缩 孔。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
ɑ +（ ɑ +β）+βⅡ
❖ 其中ɑ 、（ ɑ +β）、βⅡ
均称为合金的组织组成物 ，是合金显微组织的独立 部分。
三、共析相图
1、特点 ❖ 上部分为匀晶相图， ❖ 下部分类似共晶相图。
匀
晶
相
γ
图
γ
共析合金
重点：应用相图说明合金的 组织和性能。 难点：、合金的结晶过程。 学时：2 学时。
❖ 合金相图：
①是用图解的方法表示不同 成分、温度下合金中相的 平衡关系，即成分-温度相三者关系。
②由于相图是在极其缓慢 的冷却条件（退火）下测 定的,又称为平衡相图。
❖ 相图主要作用：
①根据相图可以了解不同成 分合金在温度变化时的相 变及组织形成规律。
3）特征线（5条）
aeb — 为液相线； amenb — 为固相线；
mf和ng — 代表两固溶体ɑ 和 β溶解度曲线；
men —— 一段水平线又称共 晶反应线，成分在该范围 内的合金都将发生共晶反 应。
4）特征区（7个区）
❖ 3个单相区： L、ɑ 和β； ❖ 3个双相区：（L+ ɑ ）、（
L+β）和（ ɑ +β）； ❖ 1个三相区：（L+ ɑ +β）
③但两相十分细密时，合金 的强度、硬度将偏离直线 关系而出现峰值。
2、合金成分与合金铸造性能 之间关系
❖ 固溶体合金:
当相线与液相线距离 越大，越容易产生偏析和 分散缩孔。
❖ 共晶合金:
具有最好的流动性， 并在结晶时易形成集中缩 孔。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
ɑ +（ ɑ +β）+βⅡ
❖ 其中ɑ 、（ ɑ +β）、βⅡ
均称为合金的组织组成物 ，是合金显微组织的独立 部分。
三、共析相图
1、特点 ❖ 上部分为匀晶相图， ❖ 下部分类似共晶相图。
匀
晶
相
γ
图
γ
共析合金
第四章-二元合金PPT课件
含量
Q 0 0 ..5 5 8 3 0 0 ..4 4 5 5 1% 0 0 6.5 1 %
Q L0 0 ..5 5 8 8 0 0 ..4 5 5 3 1% 0 0 3.5 8 %
-
41
⑶ 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）, 后结晶 的枝晶间含有较多的低熔点元素( 如Cu-Ni合金中的Cu)。
组成合金的基本的独立的物质称为组元。组元可以是金属和非金 属元素，也可以是化合物。
• 什么是相？
相—合金中成分相同、晶体结构相 同、具有同一聚集状态的组成部分
显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、
数量、大小和分布的组合。
-
3
黄铜
单相合 金
Al-Cu两相合金
两相合
-
金4
分类
-
19
第二节 二元合金相图
金属材料性能由组织决定， 而组织由化学成分和工艺过程决定。
组织（显微组织）
指在金相显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌
组织由相构成，
观察时应分析相的形态、数量、大小和分布方式。
-
20
基本概念
❖相 图： ❖组 元： ❖合金系： ❖相平衡：
-
21
• 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析。
• 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金
属元素，如C、N、B 等，而溶剂元素一般 是过渡族元素。
形成间隙固溶体的一
般规律为r质/r剂<0.59。
间隙固溶体都是无序
Q 0 0 ..5 5 8 3 0 0 ..4 4 5 5 1% 0 0 6.5 1 %
Q L0 0 ..5 5 8 8 0 0 ..4 5 5 3 1% 0 0 3.5 8 %
-
41
⑶ 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）, 后结晶 的枝晶间含有较多的低熔点元素( 如Cu-Ni合金中的Cu)。
组成合金的基本的独立的物质称为组元。组元可以是金属和非金 属元素，也可以是化合物。
• 什么是相？
相—合金中成分相同、晶体结构相 同、具有同一聚集状态的组成部分
显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、
数量、大小和分布的组合。
-
3
黄铜
单相合 金
Al-Cu两相合金
两相合
-
金4
分类
-
19
第二节 二元合金相图
金属材料性能由组织决定， 而组织由化学成分和工艺过程决定。
组织（显微组织）
指在金相显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌
组织由相构成，
观察时应分析相的形态、数量、大小和分布方式。
-
20
基本概念
❖相 图： ❖组 元： ❖合金系： ❖相平衡：
-
21
• 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析。
• 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金
属元素，如C、N、B 等，而溶剂元素一般 是过渡族元素。
形成间隙固溶体的一
般规律为r质/r剂<0.59。
间隙固溶体都是无序
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的数字和字母。
6
相图中，结晶开始点的连线叫液相线。 结晶终了点的连线叫固相线。
7
⑵ 杠杆定律
处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的 成分，还可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。
① 确定两平衡相的成分：设合金成分为x，过x做成
分垂线。在成分垂线相当 以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律
于温度t 的o点作水平线，
间为两相共存的两 相区（L+ ）。
L
液相线
L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Ni
12
⑴ 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 随液温态度金下属降自，
高温固加度溶，温时体液冷，重 相却开量 重到始增 量t1 结减少晶。出同成时分，为1 的液固相溶成体 分， 沿其 液 N相i线含变量化高，于固合 金相成平分均沿成固分相。
B
④合固P金b溶在同线S时n: 中溶结的解晶固度出溶点C体点的。成连分线
②称的相固区溶固：线溶相。体相图和图中D中有点的三成C个分F单的、
在成D和的相两G分一固机P区相线的定溶b械在： 区分液温体混：别SL相度，合n、为L同下中形物+时，S的成、：n、结由固这在L；晶一溶两+P三b出定线个、中个。相+
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）, 后结晶 的枝晶间含有较多的低熔点 元素(如Cu-Ni合金中的Cu)。
15
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的 现象称作枝晶偏析。它不仅与冷速有关，而且与液 固相线的间距有关。 冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。 枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。
Fe-C二元相图
三元相图
4
一、二元相图的建立
几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是 热分析法。
5
（1） 二元相图的建立
[以Cu-Ni合金(白铜)为例]
步骤：
1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线， 找出曲线上的临界点（停歇点或转折点和平台） 的温度值。
2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 3. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应
其与液固相线交点a、b所 t
对应的成分x1、x2即分别
为液相和固相的成分。
1
2
8
② 确定两平衡相的相对重量
设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。 则 QL + Q =1
QL x1 + Q x2 =x
解方程组得
Qα
x x1 x2 x1
式中的x2-x、x2-x1、x-x1即为相图中线段xx2 (ob)、x1x2
组元是指组成合金的最简
单、最基本、能够独立存
L
在的物质。
温度（℃）
多数情况下组元是指组成 合金的元素。但对于既不 发生分解、又不发生任何 反应的化合物也可看作组 元, 如Fe-C合金中的Fe3C。
Cu 成分（wt %Ni） Ni
Cu-Ni合金相图 3
相图表示了在缓冷条件下，不同成分合金的组织随 温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热 处理工艺的重要依据。 根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。
线变化。
L
这种从液相中结晶出单一固相的 转变称为匀晶转变或匀晶反应。
13
成分变化是通过原子扩散完成的。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。
液固相线不仅是相 区分界线,也是结晶 时两相的成分变化 线；匀晶转变是变 温转变。
14
(2) 枝晶偏析
合金的结晶
本节要点：
1、掌握合金结晶的基本概念； 2、掌握几种基本的二元相图及其相变过程； 3、能够利用相图判定一定条件下的金属性能。
1
合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析。 相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程
的简明图解，又称状态图或平衡图。
2
合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制 的一系列不同成分的合金。
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。
16
Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织
平衡组织
枝晶偏析组织
17
2、二元共晶相图
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。
温度（℃）
以 Pb-Sn 相图为
Pb
例进行分析。
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
18
③⑤⑴液共相固晶图相线分线：：水析液平相线线CEADE叫B，
①固做相共相：晶线相线A图C。E中D有B。L、A、、B分 A
别在三为共种P晶相b线、, 对Sn是应的溶的熔质温点S度。n在下 Pb
（中1的83固℃溶）体，，E点是成溶分质的
(ab)、 x1x(ao)的长度。
9
因此两相的相对重量百分比为：
QL
xx 2 x1 x 2
ob ab
Q
x1x x1 x 2
ao ab
两相的重量比为：
Q Q Lx x1x 2x(o a)b o或 Q Lx1xQ x2x
10
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠 杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该 温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的 端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。
杠杆定律只适用于两相区。
例（如图）
Q
0.53 0.45 100% 0.58 0.45
61.5%
QL
0.58 0.58
0.53 100% 0.45
38.5%
11
二、二元相图的基本类型与分析
1上相、面图二是由元液两匀相条晶线线相，构图下成， 面两是组固元相在线液。态和固 相图被两条线分为 三态个下相均区无，限液互相溶线时 以所上构为成液的相相区图L称，二 固溶元体相匀区线晶，以相两下图条为。线 固之
固两同低溶线的个；而体C新成一下的EL固分DE个降溶。⇄相和三。解(的结相度C转构区随+ 变都：温D称不)即度作相水降平
共晶转变或共晶反应。
19
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。
6
相图中，结晶开始点的连线叫液相线。 结晶终了点的连线叫固相线。
7
⑵ 杠杆定律
处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的 成分，还可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。
① 确定两平衡相的成分：设合金成分为x，过x做成
分垂线。在成分垂线相当 以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律
于温度t 的o点作水平线，
间为两相共存的两 相区（L+ ）。
L
液相线
L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Ni
12
⑴ 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 随液温态度金下属降自，
高温固加度溶，温时体液冷，重 相却开量 重到始增 量t1 结减少晶。出同成时分，为1 的液固相溶成体 分， 沿其 液 N相i线含变量化高，于固合 金相成平分均沿成固分相。
B
④合固P金b溶在同线S时n: 中溶结的解晶固度出溶点C体点的。成连分线
②称的相固区溶固：线溶相。体相图和图中D中有点的三成C个分F单的、
在成D和的相两G分一固机P区相线的定溶b械在： 区分液温体混：别SL相度，合n、为L同下中形物+时，S的成、：n、结由固这在L；晶一溶两+P三b出定线个、中个。相+
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）, 后结晶 的枝晶间含有较多的低熔点 元素(如Cu-Ni合金中的Cu)。
15
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的 现象称作枝晶偏析。它不仅与冷速有关，而且与液 固相线的间距有关。 冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。 枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。
Fe-C二元相图
三元相图
4
一、二元相图的建立
几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是 热分析法。
5
（1） 二元相图的建立
[以Cu-Ni合金(白铜)为例]
步骤：
1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线， 找出曲线上的临界点（停歇点或转折点和平台） 的温度值。
2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 3. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应
其与液固相线交点a、b所 t
对应的成分x1、x2即分别
为液相和固相的成分。
1
2
8
② 确定两平衡相的相对重量
设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。 则 QL + Q =1
QL x1 + Q x2 =x
解方程组得
Qα
x x1 x2 x1
式中的x2-x、x2-x1、x-x1即为相图中线段xx2 (ob)、x1x2
组元是指组成合金的最简
单、最基本、能够独立存
L
在的物质。
温度（℃）
多数情况下组元是指组成 合金的元素。但对于既不 发生分解、又不发生任何 反应的化合物也可看作组 元, 如Fe-C合金中的Fe3C。
Cu 成分（wt %Ni） Ni
Cu-Ni合金相图 3
相图表示了在缓冷条件下，不同成分合金的组织随 温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热 处理工艺的重要依据。 根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。
线变化。
L
这种从液相中结晶出单一固相的 转变称为匀晶转变或匀晶反应。
13
成分变化是通过原子扩散完成的。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。
液固相线不仅是相 区分界线,也是结晶 时两相的成分变化 线；匀晶转变是变 温转变。
14
(2) 枝晶偏析
合金的结晶
本节要点：
1、掌握合金结晶的基本概念； 2、掌握几种基本的二元相图及其相变过程； 3、能够利用相图判定一定条件下的金属性能。
1
合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析。 相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程
的简明图解，又称状态图或平衡图。
2
合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制 的一系列不同成分的合金。
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。
16
Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织
平衡组织
枝晶偏析组织
17
2、二元共晶相图
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。
温度（℃）
以 Pb-Sn 相图为
Pb
例进行分析。
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
18
③⑤⑴液共相固晶图相线分线：：水析液平相线线CEADE叫B，
①固做相共相：晶线相线A图C。E中D有B。L、A、、B分 A
别在三为共种P晶相b线、, 对Sn是应的溶的熔质温点S度。n在下 Pb
（中1的83固℃溶）体，，E点是成溶分质的
(ab)、 x1x(ao)的长度。
9
因此两相的相对重量百分比为：
QL
xx 2 x1 x 2
ob ab
Q
x1x x1 x 2
ao ab
两相的重量比为：
Q Q Lx x1x 2x(o a)b o或 Q Lx1xQ x2x
10
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠 杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该 温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的 端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。
杠杆定律只适用于两相区。
例（如图）
Q
0.53 0.45 100% 0.58 0.45
61.5%
QL
0.58 0.58
0.53 100% 0.45
38.5%
11
二、二元相图的基本类型与分析
1上相、面图二是由元液两匀相条晶线线相，构图下成， 面两是组固元相在线液。态和固 相图被两条线分为 三态个下相均区无，限液互相溶线时 以所上构为成液的相相区图L称，二 固溶元体相匀区线晶，以相两下图条为。线 固之
固两同低溶线的个；而体C新成一下的EL固分DE个降溶。⇄相和三。解(的结相度C转构区随+ 变都：温D称不)即度作相水降平
共晶转变或共晶反应。
19
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。