合金相结构 课件
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1、铜镍合金相图相区分析 液相线tAa2aa1tB：开始结晶的温度线。 固相线tAb2cb1tB ：结晶终止线。 由线包围的区域称为相区
单相区：液相线以上为液体L 固相线以下为固溶体α
双相区：固液相线之间L、α两相 同时共存，以L+α表示
二、匀晶相图 2 、合金的结晶过程 匀晶转变的结晶过程：L→L+α →α
性能: 一般较硬、脆
三、机械混合物
液态金属在平衡凝固时形成的两种固溶体或 固溶体加金属化合物的混合物(机械混合物)
单一固溶体：强度、硬度较低 单一化合物：硬而脆 机械混合物——不是一种单一相
3.2 二元合金相图
概念： 合金相图是用图解的方法表示不同 温度及成分下合金系中各相的平衡 关系，又称平衡图或状态图。
❖ 共晶转变：一个液相在冷却过程中 同时结晶出两个结构不同的固相的转变。 即：L+
❖共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。
❖共晶相图：具有共晶转变的相图。 如Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu和Mg-Al等。
1、Pb－Sn合金相图分析
• ⑴ 相：L、、
——Sn在 Pb中的固溶体， ——Pb 在Sn中的固溶体。
AS 727℃
( AE + Fe3C ) Ld ( FP + Fe3C ) P
A T°
G
Fe - FEeCF3线C:共相晶转图变
匀晶相图
L L→L共d(晶A+相F图e3C)
D
G时S不线同（成AL3分+）的A：A开冷始却
A
析出铁素体F的温度线
铁碳合金：铁和碳两种元素组成的合金。 铁碳相图：研究钢铁成分、组织和性能
之间关系的理论基础，制定 热加工工艺的依据。
单相区：液相线以上为液体L 固相线以下为固溶体α
双相区：固液相线之间L、α两相 同时共存，以L+α表示
二、匀晶相图 2 、合金的结晶过程 匀晶转变的结晶过程：L→L+α →α
性能: 一般较硬、脆
三、机械混合物
液态金属在平衡凝固时形成的两种固溶体或 固溶体加金属化合物的混合物(机械混合物)
单一固溶体：强度、硬度较低 单一化合物：硬而脆 机械混合物——不是一种单一相
3.2 二元合金相图
概念： 合金相图是用图解的方法表示不同 温度及成分下合金系中各相的平衡 关系，又称平衡图或状态图。
❖ 共晶转变：一个液相在冷却过程中 同时结晶出两个结构不同的固相的转变。 即：L+
❖共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。
❖共晶相图：具有共晶转变的相图。 如Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu和Mg-Al等。
1、Pb－Sn合金相图分析
• ⑴ 相：L、、
——Sn在 Pb中的固溶体， ——Pb 在Sn中的固溶体。
AS 727℃
( AE + Fe3C ) Ld ( FP + Fe3C ) P
A T°
G
Fe - FEeCF3线C:共相晶转图变
匀晶相图
L L→L共d(晶A+相F图e3C)
D
G时S不线同（成AL3分+）的A：A开冷始却
A
析出铁素体F的温度线
铁碳合金：铁和碳两种元素组成的合金。 铁碳相图：研究钢铁成分、组织和性能
之间关系的理论基础，制定 热加工工艺的依据。
合金的结构及相图 ppt课件
• 是由第一族元素、过渡族元素与第二至第 五族元素结合而成
• 此类化合物不遵守原子价规律，而是服从 电子浓度规律，即按照一定的电子浓度组 成一定的晶格结构的化合物
• 电子浓度是化合物中价电子数与原子数之 比
课件
17
• 如CuZn化合物，其原子数为2，Cu的价电 子数为1，Zn 价电子数为2，故其电子浓度 为3/2。
课件
34
课件
35
2) 两平衡相相对量的确定
• 在两相区内，对特定的温度，两相的质量 比是一定值。图12-28(b)中wNi=x%成分的 合金，在T1温度时，两相的质量之比，可 用下式表达：
m l xc m a ax
• 式中：ml为L相的质量；ma为相反质量； xc、ax为线段长度。
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36
质量相对量wl、wa可由式下计算：
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25
在下面的讨论中将用到以下这些概念：
• 组元：组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质称 为组元。元素是组元。此外，在研究问题范围内既不分解 也不发生任何化学反应的稳定的化合物也是组元。
• 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，称为合金系。
• 相图：表示合金系在平衡条件下，合金的状态与成分、温 度之间相互关系的图形。所谓平衡，也称为相平衡。是指 合金在相变过程中，原子能充分扩散，各相的成分相对质 量保持稳定，不随时间改变的状态。在实际的加热或冷却 过程中，控制十分缓慢的加热或冷却速度，就可以认为是 接近了相平衡条件。
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33
(3) 杠杆定律
• 当合金处于两相区内任一温度时，L、α相 的成分及两相的相对量可按下述方法确定 ：
1) 两相成分的确定 • 如图1.2-27所示，过温度（t1）作水平线，
• 此类化合物不遵守原子价规律，而是服从 电子浓度规律，即按照一定的电子浓度组 成一定的晶格结构的化合物
• 电子浓度是化合物中价电子数与原子数之 比
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• 如CuZn化合物，其原子数为2，Cu的价电 子数为1，Zn 价电子数为2，故其电子浓度 为3/2。
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2) 两平衡相相对量的确定
• 在两相区内，对特定的温度，两相的质量 比是一定值。图12-28(b)中wNi=x%成分的 合金，在T1温度时，两相的质量之比，可 用下式表达：
m l xc m a ax
• 式中：ml为L相的质量；ma为相反质量； xc、ax为线段长度。
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质量相对量wl、wa可由式下计算：
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在下面的讨论中将用到以下这些概念：
• 组元：组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质称 为组元。元素是组元。此外，在研究问题范围内既不分解 也不发生任何化学反应的稳定的化合物也是组元。
• 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，称为合金系。
• 相图：表示合金系在平衡条件下，合金的状态与成分、温 度之间相互关系的图形。所谓平衡，也称为相平衡。是指 合金在相变过程中，原子能充分扩散，各相的成分相对质 量保持稳定，不随时间改变的状态。在实际的加热或冷却 过程中，控制十分缓慢的加热或冷却速度，就可以认为是 接近了相平衡条件。
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(3) 杠杆定律
• 当合金处于两相区内任一温度时，L、α相 的成分及两相的相对量可按下述方法确定 ：
1) 两相成分的确定 • 如图1.2-27所示，过温度（t1）作水平线，
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六、铁碳相图得应用
1、在钢铁材料选用方面得应用
●建筑结构与各种型钢需用塑性、韧性好得材料,因此选 用碳含量较低得钢材。
●各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好得材料。 应选用碳含量适中得中碳钢。各种工具需用硬度高与耐 磨性好得材料,则选碳含量高得钢种。
➢在1495 ℃发生包晶转变
1495 ℃
A
1495℃
LB+H
γJ
H N
J
B
E
➢在1148℃发生共晶转变
G
1148℃
LC
γE+Fe3C
P
S
➢ 在727℃发生共析转变
γS
727℃ P+Fe3C Fe
L
1227℃
D
C
F
1148℃
K
727 ℃
Fe3C
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
注意:共析转变与共晶转变得区别
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 （%）
室温平衡组织
工业纯铁 亚共析钢 共析钢
工业纯铁——<0、02%C, 冷轧提高强度,得到冷轧板。
0.0008 Q
晶界 F
工业纯铁室温组织 F
(三)珠光体(P)——与Fe3C形成得机械混合物
相:+ Fe3C两种相组成
二元合金的相结构ppt
材料计算
利用材料计算模拟方法，预测二元合金的相结构、性能及各向 异性等。
相图计算
通过计算二元合金的相图，确定各相的比例和分布，以优化合 金的性能。
微观结构设计
通过控制二元合金的微观结构，包括晶粒尺寸、晶界比例和分 布等，实现其整体性能的优化。
06
研究方法和展望
研究方法概述
实验方法
包括金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等。
04
相结构分析
相结构的定义和分类
相结构的定义
相结构是指物质中原子或离子的排列方式，是决定物质物理 和化学性质的重要因素。
相结构的分类
根据原子或离子的排列特点，相结构可分为晶体结构和非晶 态结构两大类。
相结构分析的基本方法
物理方法
通过研究物质的物理性质，如X射线衍射、中子散射等，推算出原子或离子 的排列方式。
化学性能
二元合金的化学性能，如耐腐蚀 性、抗氧化性等，与相结构有关 。
相结构对性能的影响
相比例
二元合金中各相的比例对其整体性能有重要影响 。
相界面
相界面是合金中最为活泼的区域之一，对合金的 性能产生重要影响。
晶体结构
合金中各相的晶体结构不同，导致其力学、物理 和化学性能各异。
二元合金相结构优化和设计
研究方向
研究新型二元合金的相结构及其性能，探 索更有效的合金设计和优化方法。
挑战
二元合金相结构研究仍然面临诸多挑战， 如缺乏完整的理论体系、实验和计算方法 的限制等，需要进一步发展和完善现有.
文献综述应总结目前二元合金相结构 研究的发展趋势和未来需要深入研究 的问题。
02
二元合金的简介
二元合金的定义
由两种金属或非金属元素组成的具有混合相 态的合金
利用材料计算模拟方法，预测二元合金的相结构、性能及各向 异性等。
相图计算
通过计算二元合金的相图，确定各相的比例和分布，以优化合 金的性能。
微观结构设计
通过控制二元合金的微观结构，包括晶粒尺寸、晶界比例和分 布等，实现其整体性能的优化。
06
研究方法和展望
研究方法概述
实验方法
包括金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等。
04
相结构分析
相结构的定义和分类
相结构的定义
相结构是指物质中原子或离子的排列方式，是决定物质物理 和化学性质的重要因素。
相结构的分类
根据原子或离子的排列特点，相结构可分为晶体结构和非晶 态结构两大类。
相结构分析的基本方法
物理方法
通过研究物质的物理性质，如X射线衍射、中子散射等，推算出原子或离子 的排列方式。
化学性能
二元合金的化学性能，如耐腐蚀 性、抗氧化性等，与相结构有关 。
相结构对性能的影响
相比例
二元合金中各相的比例对其整体性能有重要影响 。
相界面
相界面是合金中最为活泼的区域之一，对合金的 性能产生重要影响。
晶体结构
合金中各相的晶体结构不同，导致其力学、物理 和化学性能各异。
二元合金相结构优化和设计
研究方向
研究新型二元合金的相结构及其性能，探 索更有效的合金设计和优化方法。
挑战
二元合金相结构研究仍然面临诸多挑战， 如缺乏完整的理论体系、实验和计算方法 的限制等，需要进一步发展和完善现有.
文献综述应总结目前二元合金相结构 研究的发展趋势和未来需要深入研究 的问题。
02
二元合金的简介
二元合金的定义
由两种金属或非金属元素组成的具有混合相 态的合金
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置换固溶体
间隙固溶体
合金相结构
5
一、固溶体
（2）分类
图2.13 固溶体的两种基本类型
a）置换固溶体
b）间隙固溶体
合金相结构
6
一、固溶体
（3）固溶强化
由于溶质原子溶入溶剂后引起晶格畸变，使其塑性变 形的抗力增大，因而使得合金的强度、硬度升高，这种现 象称为固溶强化。
固溶 强化合金相结构7二、金属化合物（1）概念
在合金相中，各组元的原子按一定的比例相互作用生成的晶格类型和性 能完全不同于任一组元，并且有一定金属性质的新相，称为金属化合物。如 图2.14所示。
化 金
合 属
物
（2）性能：金属化合物的熔点高，性能硬而脆。
合金相结构
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二、金属化合物
图2.14 Fe3C的晶体结构
THANK YOU !
制造基础
Foundation of mechanical manufacturing
合金相结构
合金相结构
3
一、固溶体
（1）概念
固
合金在由液态结晶为固态时，组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包
溶
含有其它组元的新相，这种新相称为固溶体。
体
合金相结构
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一、固溶体
（2）分类
根据溶质原子在溶剂晶格结点 所占据的位置，可将固溶体分为置 换固溶体和间隙固溶体两种基本类 型。如图2.13所示