金属学-第三章习题[1](1)
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金属学与热处理—王志刚
5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是 14 什么形态？如何形成的？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
15
二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 二）含锡量ωSn＝61.9%的合金（Ⅱ）:共晶合金 属 共晶转变: 学 tE(183°) LE αM+βN 与 共晶组织 热 处 αM和βN相的含量: 理
当k0＞1时，k0越大，偏析越大
2、原子的扩散能力、结晶温度
例如钢中硅偏析小，磷偏析大
3、冷却速度
冷却速度大，偏析大 冷却速度大，过冷度大，晶粒小
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
11
四、区域偏析和区域提存
金 属 学 与 热 处 理
一）区域偏析 固溶体合金在不平衡结晶时还会造成大范围内化学成 分不均匀现象。 假设：成分为C0、k0＜1的液态合金在圆管内从左端向右 端逐渐凝固。（固相内无扩散，液相内扩散均匀）
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L β 学 α 与 热 L β 处 γ 理 L1 L2 α
L+β
包晶转变
α
γ+β
α α
包析转变
L1 + L2
合晶转变
金属学与热处理—王志刚
7、根据实验数据绘出概略的二元合金相图：
组元A熔点1000°C，B熔点700°C； ωB=25%的合金在500°C结晶完毕，并由73.33%的先共晶α相与 26.67%的（α+β）共晶体组成； ωB=50%的合金在500°C结晶完毕，并由40%的先共晶α相与 60%的（α+β）共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%；
12、假定需要用ωZn=30%的Cu-Zn合金和ωSn=10%的Cu-Sn合金制34 造尺寸、形状相同的铸件，参照合金相图回答： 1、那种合金的流动性好 2、那种合金形成缩松的倾向大？ 3、那种合金的热裂倾向大？ 4、那种合金的偏析倾向大？
温度继续下降, α和β相分别析出次生相 β Ⅱ和αⅡ
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
16
二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 属 学 与 热 处 理
二）含锡量ωSn＝61.9%的合金（Ⅱ）:共晶合金 Pb-Sn共晶合金的显微组织: α和β呈层片状交替分布,黑色为α相,白 色为β相
金属学与热处理—王志刚
βⅡ+ αⅡ
18
金 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是 19 什么形态？如何形成的？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
金 属 学 与 答： 热 处 理
6、铋（熔点为271.5°C）和锑（熔点为630.7°C）在液态和 20 固态时彼此无限互溶， ωBi=50% 的合金在520时开始凝固出成 分为ωSb=87% 的固相。 ωBi=80%的合金在400°C的时候开始 凝固出成分为ωSb=64% 的固相。根据上述条件，要求： 1、绘制Bi-Sb相图，并不标出各线和各相区的名称； 2、从相图上确定ωSb=40% 合金的开始结晶和结晶终了温度， 并求出它在400°C时的平衡相成分及其含量。
晶内偏析对合金的性能有很大的影响。
力学性能、耐蚀性能下降， 均匀化退火消除：低于固相线100-200°，长时间保温
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
10
三、固溶体的不平衡结晶
金 属 学 与 热 处 理
影响晶内偏析的因素：
1、分配系数k0
偏析最大程度： 当k0＜1时，k0越小，偏析越大；
1
金 属 学 与 热 处 理
上 课 ！
金属学与热处理—王志刚
1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能 2 呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
3
五、成分过冷
金 属 学 与 热 处 理
负温度梯度
正温度梯度
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
4
五、成分过冷
由于界面前沿液相中的成分差别引起固液界 金 成分过冷： 面前沿一定范围内的液相实际温度低于平衡结晶温度而 属 形成过冷区域的现象。 学 过冷区域 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
5
五、成分过冷
金 成分过冷对晶体成长形状的影响 属 学 与 热 处 理 突出部分顶端的溶 沟槽溶质 平衡结晶
29
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 热 垂直距离：温度间隔 处 成分过冷区 成分间隔 理
整个液体都可以成核， 并且晶枝均匀生长 阻碍液体流动
金属学与热处理—王志刚
较宽的液固 两相混合区 糊状凝固
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
33
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 属 液体被分割 壳状凝固 学 与 凝固收缩 集中缩孔 热 处 液相状态 热裂 温度间隔 理 保持时间
例如：灰铸铁、低碳合金钢、铝青铜等
金属学与热处理—王志刚
金 属 学 与 热 处 理
第八节 二元相图的分析和使用
30
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 热 垂直距离：温度间隔 处 树枝晶长大时间 温度间隔 理
枝晶长大 阻碍液体流动
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
17
二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 三）含锡量19%＜ωSn＜61.9%的合金（Ⅲ）:亚共晶合金 属 以ωSn＝50%为例: 学 与 热 处 共晶转变结束时： 理
先共晶α相、共晶组织（αM、βN） 继续冷却： 先共晶α相、共晶组织中αM和 βN
βⅡ
金属学与热处理—王志刚
壳状凝固
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
32
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 属 液体被分割 糊状凝固，枝晶 学 与 凝固收缩 分散缩孔 热 处 晶粒间液相状 理 温度间隔 态保持时间
收缩应力作用 合金强度低
热裂
例如：球墨铸铁、 铝合金、镁合金 及锡青铜等
第八节 二元相图的分析和使用
31
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 不易产生宽 热 垂直距离：温度间隔 的过冷成分 结晶自铸件表面开始 处 后循序向心部推进 理
液相中难以形核，使液固相之间界面分明，已结 晶固相表面比较光滑，液体流动阻力小
L
α+β
共晶转变
L
α+β
共析转变
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
22
一、相图分析的步骤
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L1 学 L2 α 与 热 处 δ 理 L γ
L1
L2 + α
偏晶转变
δ
wenku.baidu.com
L+γ
熔晶转变
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
23
一、相图分析的步骤
金 属 学 与 热 处 理
12、假定需要用ωZn=30%的Cu-Zn合金和ωSn=10%的Cu-Sn合金制28 造尺寸、形状相同的铸件，参照合金相图回答： 1、那种合金的流动性好 2、那种合金形成缩松的倾向大？ 3、那种合金的热裂倾向大？ 4、那种合金的偏析倾向大？
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
金属学与热处理—王志刚
2、何谓合金平衡相图，相图能给出任一条件下的 7 合金的显微组织吗？
相图是表示在平衡条件下合金系种合金的状态 金 答： 与温度、成分间的关系图解-状态图或平衡图。 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
金 属 答： 学 与 热 处 理
3、在两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的 8 ωNi=90%，另一个铸件的ωNi=50%，铸后自然冷却。 问：凝固后哪一个铸件的偏析严重，为什么？ 消除偏析的措施有哪些？
晶内偏析、区域偏析
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
9
三、固溶体的不平衡结晶
金 晶内偏析（枝晶偏析）： 在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 属 先结晶的部分含高熔点组元较多 学 与 铜镍合金铸态组织： 热 处 理 枝干先结晶：含镍多，不易浸蚀，呈亮白色
枝间后结晶：含铜多，以浸蚀，呈暗黑色
L +α α α+β
L β
L+β
β+γ
L+γ γ
α+γ
A
金属学与热处理—王志刚
B
9、根据实验数据绘出概略的二元合金相图：
在C-D二元系中，D组元熔点比C组元有较高的熔点，C在D中没有固 溶度。该合金存在下述恒温反应： 700°C：L（ ωD=30% ）+ D =β （ ωD=40% ）； 600°C：β （ ωD=45% ）+ D =γ （ ωD=70% ）； 500°C：L（ ωD=5% ）+ β （ ωD=25% ） =α （ ωD=10% ） ； 400°C：β （ ωD=30% ）= α （ ωD=5% ） + γ （ ωD=50% ）；
24
金 属 学 与 热 处 理
L =L E+αM
L L +α
M A
金属学与热处理—王志刚
4(E-25)=11(25-M) 3(E-50)=2(50-M)
E G
α
M:17 E:72
L +Β
F
β
B
共晶体中 ωα：ωβ =EN:ME=1:5 N=72+(72-17)/5 =83
α+β
N
8、根据实验数据绘出概略的二元合金相图： 金 属 学 与 热 处 理
L40 =L20+α64 L
L +α
C E
D
ωL =ED/CD =24/44 =54.55% ωα =CE/CD =20/44 =45.45%
α Sb
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
21
一、相图分析的步骤
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L 学 α β 与 热 处 γ 理 α β
25
组元A熔点1000°C，B熔点700°C， 在800°C时：α （ωB=5% ）+L（ ωB=50% ）=β （ ωB=30% ）； 在600°C时： L（ ωB=80% ）= β （ωB=60% ）+ γ（ ωB=95% ）；在 400°C时： β （ωB=50% ） = α（ ωB=2% ）+ γ（ ωB=97% ）
晶内偏析、区域偏析
金属学与热处理—王志刚
4、何谓过冷成分？成分过冷对固熔体结晶时晶粒 13 长大方式和铸锭组织有何影响。 金 属 学 与 热 处 理
在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固 液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的 熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成 分过冷。 这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差别所 引起的。温度梯度增大，成分过冷减小。 成分过冷必 须具备两个条件：第一是固~液界面前沿溶质的富集而引 起成分再分配；第二是固~液界面前方液相的实际温度分 布，或温度分布梯度必须达到一定的值。 对合金而言，其凝固过程同时伴随着溶质再分配， 液体的成分始终处于变化当中，液体中的溶质成分的重新 分配改变了相应的固液平衡温度，这种关系有合金的平衡 相图所规定。利用“成分过冷”判断合金微观的生长过程。
x1 k1C 1
x2
x3 C0
还有液相成分 溶质原子富集
金属学与热处理—王志刚
金 属 答： 学 与 热 处 理
3、在两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的 12 ωNi=90%，另一个铸件的ωNi=50%，铸后自然冷却。 问：凝固后哪一个铸件的偏析严重，为什么？ 消除偏析的措施有哪些？
质原子向远处扩散 浓度高 温度低 比两侧的要好。 过冷区 一定条件下平衡，界 域很小 面以恒定速度推进 沟槽加深 胞状界面 胞状组织、胞状 晶、蜂窝组织
过冷度小 生长速度低 于顶端 树枝晶
金属学与热处理—王志刚
1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能 6 呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 金 答： 属 纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必需在负 学 的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面状 与 长大。而固溶体实际凝固时，往往会产生成分过冷， 热 当成分过冷区足够大时，固溶体就会以树枝状长大。 处 理
26
金 属 学 与 热 处 理
α+ L
L
L+D β +D β β +γ γ
L+ β α α+β
α+γ C
金属学与热处理—王志刚
D
11、找出错误，说明理由，并改正。
27
金 属 学 与 热 处 理
L+β β
α+β
L
L+γ L+β γ+L δ+L
包晶： 共析：
γ+β
γ
α
α+γ
共晶：
γ
γ+δ δ
金属学与热处理—王志刚
5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是 14 什么形态？如何形成的？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
15
二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 二）含锡量ωSn＝61.9%的合金（Ⅱ）:共晶合金 属 共晶转变: 学 tE(183°) LE αM+βN 与 共晶组织 热 处 αM和βN相的含量: 理
当k0＞1时，k0越大，偏析越大
2、原子的扩散能力、结晶温度
例如钢中硅偏析小，磷偏析大
3、冷却速度
冷却速度大，偏析大 冷却速度大，过冷度大，晶粒小
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
11
四、区域偏析和区域提存
金 属 学 与 热 处 理
一）区域偏析 固溶体合金在不平衡结晶时还会造成大范围内化学成 分不均匀现象。 假设：成分为C0、k0＜1的液态合金在圆管内从左端向右 端逐渐凝固。（固相内无扩散，液相内扩散均匀）
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L β 学 α 与 热 L β 处 γ 理 L1 L2 α
L+β
包晶转变
α
γ+β
α α
包析转变
L1 + L2
合晶转变
金属学与热处理—王志刚
7、根据实验数据绘出概略的二元合金相图：
组元A熔点1000°C，B熔点700°C； ωB=25%的合金在500°C结晶完毕，并由73.33%的先共晶α相与 26.67%的（α+β）共晶体组成； ωB=50%的合金在500°C结晶完毕，并由40%的先共晶α相与 60%的（α+β）共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%；
12、假定需要用ωZn=30%的Cu-Zn合金和ωSn=10%的Cu-Sn合金制34 造尺寸、形状相同的铸件，参照合金相图回答： 1、那种合金的流动性好 2、那种合金形成缩松的倾向大？ 3、那种合金的热裂倾向大？ 4、那种合金的偏析倾向大？
温度继续下降, α和β相分别析出次生相 β Ⅱ和αⅡ
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
16
二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 属 学 与 热 处 理
二）含锡量ωSn＝61.9%的合金（Ⅱ）:共晶合金 Pb-Sn共晶合金的显微组织: α和β呈层片状交替分布,黑色为α相,白 色为β相
金属学与热处理—王志刚
βⅡ+ αⅡ
18
金 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是 19 什么形态？如何形成的？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
金 属 学 与 答： 热 处 理
6、铋（熔点为271.5°C）和锑（熔点为630.7°C）在液态和 20 固态时彼此无限互溶， ωBi=50% 的合金在520时开始凝固出成 分为ωSb=87% 的固相。 ωBi=80%的合金在400°C的时候开始 凝固出成分为ωSb=64% 的固相。根据上述条件，要求： 1、绘制Bi-Sb相图，并不标出各线和各相区的名称； 2、从相图上确定ωSb=40% 合金的开始结晶和结晶终了温度， 并求出它在400°C时的平衡相成分及其含量。
晶内偏析对合金的性能有很大的影响。
力学性能、耐蚀性能下降， 均匀化退火消除：低于固相线100-200°，长时间保温
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
10
三、固溶体的不平衡结晶
金 属 学 与 热 处 理
影响晶内偏析的因素：
1、分配系数k0
偏析最大程度： 当k0＜1时，k0越小，偏析越大；
1
金 属 学 与 热 处 理
上 课 ！
金属学与热处理—王志刚
1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能 2 呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 金 答： 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
3
五、成分过冷
金 属 学 与 热 处 理
负温度梯度
正温度梯度
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
4
五、成分过冷
由于界面前沿液相中的成分差别引起固液界 金 成分过冷： 面前沿一定范围内的液相实际温度低于平衡结晶温度而 属 形成过冷区域的现象。 学 过冷区域 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
5
五、成分过冷
金 成分过冷对晶体成长形状的影响 属 学 与 热 处 理 突出部分顶端的溶 沟槽溶质 平衡结晶
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三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 热 垂直距离：温度间隔 处 成分过冷区 成分间隔 理
整个液体都可以成核， 并且晶枝均匀生长 阻碍液体流动
金属学与热处理—王志刚
较宽的液固 两相混合区 糊状凝固
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
33
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 属 液体被分割 壳状凝固 学 与 凝固收缩 集中缩孔 热 处 液相状态 热裂 温度间隔 理 保持时间
例如：灰铸铁、低碳合金钢、铝青铜等
金属学与热处理—王志刚
金 属 学 与 热 处 理
第八节 二元相图的分析和使用
30
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 热 垂直距离：温度间隔 处 树枝晶长大时间 温度间隔 理
枝晶长大 阻碍液体流动
金属学与热处理—王志刚
第五节共晶相图及其合金的结晶
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二、典型合金的平衡结晶及其组织
金 三）含锡量19%＜ωSn＜61.9%的合金（Ⅲ）:亚共晶合金 属 以ωSn＝50%为例: 学 与 热 处 共晶转变结束时： 理
先共晶α相、共晶组织（αM、βN） 继续冷却： 先共晶α相、共晶组织中αM和 βN
βⅡ
金属学与热处理—王志刚
壳状凝固
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
32
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 属 液体被分割 糊状凝固，枝晶 学 与 凝固收缩 分散缩孔 热 处 晶粒间液相状 理 温度间隔 态保持时间
收缩应力作用 合金强度低
热裂
例如：球墨铸铁、 铝合金、镁合金 及锡青铜等
第八节 二元相图的分析和使用
31
三、根据相图判断合金的性能
金 二）根据相图判断合金的铸造性能 合金的铸造性能：流动性、缩孔及热裂倾向 属 学 合金相图上液相线和固相线之间的 与 水平距离：成分间隔 不易产生宽 热 垂直距离：温度间隔 的过冷成分 结晶自铸件表面开始 处 后循序向心部推进 理
液相中难以形核，使液固相之间界面分明，已结 晶固相表面比较光滑，液体流动阻力小
L
α+β
共晶转变
L
α+β
共析转变
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
22
一、相图分析的步骤
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L1 学 L2 α 与 热 处 δ 理 L γ
L1
L2 + α
偏晶转变
δ
wenku.baidu.com
L+γ
熔晶转变
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
23
一、相图分析的步骤
金 属 学 与 热 处 理
12、假定需要用ωZn=30%的Cu-Zn合金和ωSn=10%的Cu-Sn合金制28 造尺寸、形状相同的铸件，参照合金相图回答： 1、那种合金的流动性好 2、那种合金形成缩松的倾向大？ 3、那种合金的热裂倾向大？ 4、那种合金的偏析倾向大？
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
金属学与热处理—王志刚
2、何谓合金平衡相图，相图能给出任一条件下的 7 合金的显微组织吗？
相图是表示在平衡条件下合金系种合金的状态 金 答： 与温度、成分间的关系图解-状态图或平衡图。 属 学 与 热 处 理
金属学与热处理—王志刚
金 属 答： 学 与 热 处 理
3、在两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的 8 ωNi=90%，另一个铸件的ωNi=50%，铸后自然冷却。 问：凝固后哪一个铸件的偏析严重，为什么？ 消除偏析的措施有哪些？
晶内偏析、区域偏析
金属学与热处理—王志刚
第四节匀晶相图及固溶体的结晶
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三、固溶体的不平衡结晶
金 晶内偏析（枝晶偏析）： 在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 属 先结晶的部分含高熔点组元较多 学 与 铜镍合金铸态组织： 热 处 理 枝干先结晶：含镍多，不易浸蚀，呈亮白色
枝间后结晶：含铜多，以浸蚀，呈暗黑色
L +α α α+β
L β
L+β
β+γ
L+γ γ
α+γ
A
金属学与热处理—王志刚
B
9、根据实验数据绘出概略的二元合金相图：
在C-D二元系中，D组元熔点比C组元有较高的熔点，C在D中没有固 溶度。该合金存在下述恒温反应： 700°C：L（ ωD=30% ）+ D =β （ ωD=40% ）； 600°C：β （ ωD=45% ）+ D =γ （ ωD=70% ）； 500°C：L（ ωD=5% ）+ β （ ωD=25% ） =α （ ωD=10% ） ； 400°C：β （ ωD=30% ）= α （ ωD=5% ） + γ （ ωD=50% ）；
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金 属 学 与 热 处 理
L =L E+αM
L L +α
M A
金属学与热处理—王志刚
4(E-25)=11(25-M) 3(E-50)=2(50-M)
E G
α
M:17 E:72
L +Β
F
β
B
共晶体中 ωα：ωβ =EN:ME=1:5 N=72+(72-17)/5 =83
α+β
N
8、根据实验数据绘出概略的二元合金相图： 金 属 学 与 热 处 理
L40 =L20+α64 L
L +α
C E
D
ωL =ED/CD =24/44 =54.55% ωα =CE/CD =20/44 =45.45%
α Sb
金属学与热处理—王志刚
第八节 二元相图的分析和使用
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一、相图分析的步骤
金 3、确定三相平衡转变的性质。 属 L 学 α β 与 热 处 γ 理 α β
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组元A熔点1000°C，B熔点700°C， 在800°C时：α （ωB=5% ）+L（ ωB=50% ）=β （ ωB=30% ）； 在600°C时： L（ ωB=80% ）= β （ωB=60% ）+ γ（ ωB=95% ）；在 400°C时： β （ωB=50% ） = α（ ωB=2% ）+ γ（ ωB=97% ）
晶内偏析、区域偏析
金属学与热处理—王志刚
4、何谓过冷成分？成分过冷对固熔体结晶时晶粒 13 长大方式和铸锭组织有何影响。 金 属 学 与 热 处 理
在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固 液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的 熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成 分过冷。 这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差别所 引起的。温度梯度增大，成分过冷减小。 成分过冷必 须具备两个条件：第一是固~液界面前沿溶质的富集而引 起成分再分配；第二是固~液界面前方液相的实际温度分 布，或温度分布梯度必须达到一定的值。 对合金而言，其凝固过程同时伴随着溶质再分配， 液体的成分始终处于变化当中，液体中的溶质成分的重新 分配改变了相应的固液平衡温度，这种关系有合金的平衡 相图所规定。利用“成分过冷”判断合金微观的生长过程。
x1 k1C 1
x2
x3 C0
还有液相成分 溶质原子富集
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金 属 答： 学 与 热 处 理
3、在两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的 12 ωNi=90%，另一个铸件的ωNi=50%，铸后自然冷却。 问：凝固后哪一个铸件的偏析严重，为什么？ 消除偏析的措施有哪些？
质原子向远处扩散 浓度高 温度低 比两侧的要好。 过冷区 一定条件下平衡，界 域很小 面以恒定速度推进 沟槽加深 胞状界面 胞状组织、胞状 晶、蜂窝组织
过冷度小 生长速度低 于顶端 树枝晶
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1、在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能 6 呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？ 金 答： 属 纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必需在负 学 的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面状 与 长大。而固溶体实际凝固时，往往会产生成分过冷， 热 当成分过冷区足够大时，固溶体就会以树枝状长大。 处 理
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金 属 学 与 热 处 理
α+ L
L
L+D β +D β β +γ γ
L+ β α α+β
α+γ C
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D
11、找出错误，说明理由，并改正。
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金 属 学 与 热 处 理
L+β β
α+β
L
L+γ L+β γ+L δ+L
包晶： 共析：
γ+β
γ
α
α+γ
共晶：
γ
γ+δ δ
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