合金的结构与二元状态图
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合金相图.ppt
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。
二元合金结构与相图
相结构与相图
相： 合金中具有一样成分和一样构造〔聚集 状态〕并以界面分开的、均匀的组成局部。 固态金属一般是一个相，而合金那么可 能是几个相。由于形成条件不同，各相可以 不同的数量、形状、大小组合。在显微镜下 观察，可以看到不同的组织。
固态合金的相可分成两类：
固溶体：假设相的晶体构造与某一组成元素 的晶体构造一样，这种固相称为固溶体；
〔1〕置换固溶体
〔2〕间隙固溶体
〔3〕固溶体的溶解度
〔4〕固溶体的性能
相结构与相图
〔1〕置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格的某些结点位
置而形成的固溶体。 形成条件：
溶剂与溶质原子尺 寸相近。
溶质原子 溶剂原子
置换固溶体
相结构与相图
〔2〕间隙固溶体
溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形 成的固溶体。
形成条件：
L
垂线与相线的交点
做出冷却速度曲线
Ni
时间
相结构与相图
〔1〕单相区中，不管温度怎么变化 单相的成份=合金的成份， 单相的重量=合金的重量。
〔2〕两相区中的两个相随温度变化会 发生两个变化： ①两个相的成分随温度变化分别沿各 自的相线变化〔水平温度线〕 ②两个相的相对重量随温度变化也要 发生变化〔杠杆定律〕
求合金Ⅰ在温度t3下 两个相的相对重量
L
t3
QXQaQQLLXL 1 X0
Q
QL
QL
(
X0 XL
Xa Xa
) 1 0 0%
Q
( XL XL
X0 Xa
) 1 0 0%
A
Xa X0 XL B
QL X0 Xa Q XL X0
相结构与相图
例：求含Ni60%的Cu-Ni合金，冷却至温度
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。
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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
第2章合金的相结构与二元合金相图
缓冷
有序变化：导致合金硬度、脆性增加，塑性、电阻率下降。
固态合金中的相结构
完全无序
第二章
偏聚
部分有序
完全有序
固态合金中的相结构
第二章
（二）溶质元素在固溶体中的溶解度
c
溶质元素的质量 固溶体的总质量
100％
质量分数
c
溶质元素的原子数 固溶体的总原子数
100％
摩尔百分数
固态合金中的相结构
第二章
（三）影响固溶体结构和溶解度的因素
第二章
（2）具有复杂结构的间隙化 合物
如FeB、Fe3C、Cr23C6等。 Fe3C称渗碳体，是钢中重要 组成相，具有复杂斜方晶格。
化合物也可溶入其它元素原
Fe3C的晶格
子，形成以化合物为基的固
溶体。
高温合金中的Cr23C6
（3） 拉弗斯相： 组元间的原子尺寸之差处于间隙化合 物与电子化合物之间。
第二章
3、电子含量因素（原子价因素）: 电子含量：各组成元素的价电子数的总和与原子数的比值。 如溶质的摩尔分数为 x ％ ，则电子含量表示为：
c e a [xv u(100 x)]/100 一定形式的固溶体，能稳定地存在于一定的电子含量范围内。 一价金属溶剂，bcc电子极限含量1.36
fcc电子极限含量1.48
固态合金中的相结构
第二章
4.相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面 分开的物质均匀组成部分，称之为相。
5.组织：是观察到的在金属及合金内部组成相的大 小、方向、形状、分布及相互结合状态。
(a)纯铁单相显微组织
(b)Al+Cu两相显微组织
固态合金中的相结构
第二章
在固态材料中，按其晶格结构的基本属性来分， 可分为固溶体和中间相两大类。
有序变化：导致合金硬度、脆性增加，塑性、电阻率下降。
固态合金中的相结构
完全无序
第二章
偏聚
部分有序
完全有序
固态合金中的相结构
第二章
（二）溶质元素在固溶体中的溶解度
c
溶质元素的质量 固溶体的总质量
100％
质量分数
c
溶质元素的原子数 固溶体的总原子数
100％
摩尔百分数
固态合金中的相结构
第二章
（三）影响固溶体结构和溶解度的因素
第二章
（2）具有复杂结构的间隙化 合物
如FeB、Fe3C、Cr23C6等。 Fe3C称渗碳体，是钢中重要 组成相，具有复杂斜方晶格。
化合物也可溶入其它元素原
Fe3C的晶格
子，形成以化合物为基的固
溶体。
高温合金中的Cr23C6
（3） 拉弗斯相： 组元间的原子尺寸之差处于间隙化合 物与电子化合物之间。
第二章
3、电子含量因素（原子价因素）: 电子含量：各组成元素的价电子数的总和与原子数的比值。 如溶质的摩尔分数为 x ％ ，则电子含量表示为：
c e a [xv u(100 x)]/100 一定形式的固溶体，能稳定地存在于一定的电子含量范围内。 一价金属溶剂，bcc电子极限含量1.36
fcc电子极限含量1.48
固态合金中的相结构
第二章
4.相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面 分开的物质均匀组成部分，称之为相。
5.组织：是观察到的在金属及合金内部组成相的大 小、方向、形状、分布及相互结合状态。
(a)纯铁单相显微组织
(b)Al+Cu两相显微组织
固态合金中的相结构
第二章
在固态材料中，按其晶格结构的基本属性来分， 可分为固溶体和中间相两大类。
第5章 二元相图与合金凝固(1-4)-二元相图分析
则有： W=WL+Wα WL·CL+Wα·C α =W·C 由上述两式，可得： WL/W α=(C α-C) / (C- CL)
四、二元相图的建立
建立相图的关键是要准确地测出各成 分合金的相变临界点(临界温度)。 临界点的测试方法： 热分析法，硬度法，电阻法， 膨胀法，金相分析， X射线结构分析等。 常用热分析法：由于合金凝固时的结 晶潜热较大，结晶时冷却曲线上的转折比 较明显。
与纯金属相比，固溶 体合金凝固过程有两个特 点： （1）成份起伏。 （2）异类原子互相扩散。
（1）固溶体合金凝固时析出的固相成分与原液相成份不 同，需要成份起伏。（晶粒的形核位置是那些结构起伏、 能量起伏和成分起伏都满足要求的地方） （2）固溶体合金凝固时依赖于异类原子的互相扩散。
Ｌ 温度 成分 质量分数
α
变化趋势 成分 质量分数 变化趋势
t1 t2 t3 t4
l1 l2 l3 l4
100%
2 X0 2 l2 3 X 0 3 l3
α1 α2 α X 0 l3 3 l3
0%
100%
液固两相共存区，随着温度的降低，液相的量不断减少， 固相的量不断增多； 同时液相的成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。
图 可能产生离异共晶示意图
三、包晶相图
１.相图分析
由一个液相与一个固相在恒温下生成另一个 固相的转变称为包晶转变。 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。
L
包晶转变
• • • • • •
• • • •
点 A点 B点 C点 D点 P点 E点 线 ACB线为液相线 APDB线为固相线 CDP线是包晶转变线 ,PE线为Ag在Pt中的 固溶度曲线，DF线为 Pt在Ag中的固溶度曲 线 相区 单相区 两相区 三相线
四、二元相图的建立
建立相图的关键是要准确地测出各成 分合金的相变临界点(临界温度)。 临界点的测试方法： 热分析法，硬度法，电阻法， 膨胀法，金相分析， X射线结构分析等。 常用热分析法：由于合金凝固时的结 晶潜热较大，结晶时冷却曲线上的转折比 较明显。
与纯金属相比，固溶 体合金凝固过程有两个特 点： （1）成份起伏。 （2）异类原子互相扩散。
（1）固溶体合金凝固时析出的固相成分与原液相成份不 同，需要成份起伏。（晶粒的形核位置是那些结构起伏、 能量起伏和成分起伏都满足要求的地方） （2）固溶体合金凝固时依赖于异类原子的互相扩散。
Ｌ 温度 成分 质量分数
α
变化趋势 成分 质量分数 变化趋势
t1 t2 t3 t4
l1 l2 l3 l4
100%
2 X0 2 l2 3 X 0 3 l3
α1 α2 α X 0 l3 3 l3
0%
100%
液固两相共存区，随着温度的降低，液相的量不断减少， 固相的量不断增多； 同时液相的成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。
图 可能产生离异共晶示意图
三、包晶相图
１.相图分析
由一个液相与一个固相在恒温下生成另一个 固相的转变称为包晶转变。 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。
L
包晶转变
• • • • • •
• • • •
点 A点 B点 C点 D点 P点 E点 线 ACB线为液相线 APDB线为固相线 CDP线是包晶转变线 ,PE线为Ag在Pt中的 固溶度曲线，DF线为 Pt在Ag中的固溶度曲 线 相区 单相区 两相区 三相线
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
合金-二元相图
两组元服从原子价规律而生成的正常化学中所称的化合物 两组元服从原子价规律而生成的正常化学中所称的化合物。 通常是金属元素与非金属元素组成，组元间电负性差起主要作 用，两组元间电负性差较大，它们符合 般化合物的原子价规 用，两组元间电负性差较大，它们符合一般化合物的原子价规 律。 例如MnS、Al2O3、TiN、ZrO2等，其结合键为离子键；也有 的是共价键，如SiC；少数也有以金属键结合,如Mg2Pb。
晶体结构因素
组元间晶体结构相同时，固溶度一般都较大，而且才有可 能形成无限固溶体。 若组元间的晶体结构不同，便只能生成有限固溶体。
电负性差
电负性为这些元素的原子自其它原子夺取电子而变 为负离子的能力。反映两元素的化学性能差别。 两元素间电负性差越小，则越容易形成固溶体，且 所形成的固溶体的溶解度也就越大；随两元素间电负性 差增大 溶解度减小 当其差别很大时 往往形成较稳 差增大，溶解度减小，当其差别很大时，往往形成较稳 定的化合物。
End
固溶体的性能特点
• 由于固溶体的晶体结构与溶剂相同，固溶体的性能基本上与 原溶剂的性能相近，换句话说，固溶体的性能主要决定于溶 剂的性能，或在溶剂性能基础上发生一些改变。 固溶体的性能与原溶剂性能的差别，或称性能变化的大小， 随着溶质的浓度(含量)的增加而加大。 以金属元素为溶剂的固溶体，随着溶质的溶入，强度将提高， 称为固溶强化，溶质的溶入可造成晶格畸变，材料的塑性变 形的阻力加大 同时塑性略有下降 但不明显 在材料中是 形的阻力加大，同时塑性略有下降，但不明显。在材料中是 有效提高金属材料力学性能的途径之一。
固溶强化
尺寸因素
在置换固溶体中，溶质原子的尺寸和溶剂相近，溶解度也 愈大，Δr 小于15% 时才有利于形成置换固溶体，要能达到无 限互溶 Δ 的值还要小一些。 限互溶，Δr 的值还要小 些 间隙固溶体的形成的基本条件 D质/D剂 < 0.59。在间隙固溶 体中 显然 D质/D剂 愈小，即溶质原子的尺寸愈小，溶解度也大。 体中，显然 愈小 即溶质原子的尺寸愈小 溶解度也大 间隙固溶体只能有限溶解。
晶体结构因素
组元间晶体结构相同时，固溶度一般都较大，而且才有可 能形成无限固溶体。 若组元间的晶体结构不同，便只能生成有限固溶体。
电负性差
电负性为这些元素的原子自其它原子夺取电子而变 为负离子的能力。反映两元素的化学性能差别。 两元素间电负性差越小，则越容易形成固溶体，且 所形成的固溶体的溶解度也就越大；随两元素间电负性 差增大 溶解度减小 当其差别很大时 往往形成较稳 差增大，溶解度减小，当其差别很大时，往往形成较稳 定的化合物。
End
固溶体的性能特点
• 由于固溶体的晶体结构与溶剂相同，固溶体的性能基本上与 原溶剂的性能相近，换句话说，固溶体的性能主要决定于溶 剂的性能，或在溶剂性能基础上发生一些改变。 固溶体的性能与原溶剂性能的差别，或称性能变化的大小， 随着溶质的浓度(含量)的增加而加大。 以金属元素为溶剂的固溶体，随着溶质的溶入，强度将提高， 称为固溶强化，溶质的溶入可造成晶格畸变，材料的塑性变 形的阻力加大 同时塑性略有下降 但不明显 在材料中是 形的阻力加大，同时塑性略有下降，但不明显。在材料中是 有效提高金属材料力学性能的途径之一。
固溶强化
尺寸因素
在置换固溶体中，溶质原子的尺寸和溶剂相近，溶解度也 愈大，Δr 小于15% 时才有利于形成置换固溶体，要能达到无 限互溶 Δ 的值还要小一些。 限互溶，Δr 的值还要小 些 间隙固溶体的形成的基本条件 D质/D剂 < 0.59。在间隙固溶 体中 显然 D质/D剂 愈小，即溶质原子的尺寸愈小，溶解度也大。 体中，显然 愈小 即溶质原子的尺寸愈小 溶解度也大 间隙固溶体只能有限溶解。
第4章 二元合金
TE- P 7 Wenyun Ju
测定时所配制的合金数目越多,所用金属纯度越高, 测定时所配制的合金数目越多,所用金属纯度越高,测 温精度越高,冷却速度越慢(0.5℃/min ~1.5℃/min),则所 温精度越高,冷却速度越慢 ℃ ℃ , 测得的相图越精确. 测得的相图越精确. 如图2.8所示是用热分析法建立的 所示是用热分析法建立的Cu-Ni合金的相图过 如图 所示是用热分析法建立的 合金的相图过 程示例. 程示例.
TE- P 2 13 Wenyun Ju
2, 固溶体 溶质原子溶入金属溶剂 溶剂中所组成的合金相称为固溶体.固溶体 溶质 溶剂 的点阵结构仍保持溶剂金属的结构,只引起晶格参数的改变. 当两组元在固态无限溶解时,所形成的固溶体称为连续固溶体 或无限固溶体;当两组元在固态部分溶解时,所形成的固溶体称为 有限固溶体或端际固溶体.按照溶质原子在固溶体中所处的位置, 固溶体又可分为间隙固溶体和置换固溶体. 1) 间隙固溶体 当溶质原子直径与溶剂原子直径的比值 小于0.59时,才能形成间隙固溶体.溶剂晶 格的间隙是有限的,因此,间隙固溶体只能 是有限固溶体.
当共晶组织十分细密且在不平衡结晶时出现伪共晶其强度和硬度在共晶成分附近偏离直线关系而出现峰值如图225中虚线所示wenyunju33不同类型的合金与性能关系tewenyunju34根据相图判断合金的铸造性能合金的铸造性能主要表现为液态合金的流动性缩孔热裂倾向等性能它主要取决于相图上液相线与固相线之间的水平距离及垂直距离即结晶的成分间隔与温度间隔
TE- P 4 15 Wenyun Ju
3,强化金属的方法 ,
1),细晶强化
程度. σs= σi+Kyd-1/2 σi反映位错在晶粒内运动时的摩擦阻力, Ky反映位错运动造成的滑移从一个晶粒传播到相邻晶粒的难易 外来原子溶入基体中形成固溶体,产生晶格畸变造材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生的强化. 这种弥散质点可以是过饱和固溶体时效时的脱溶产物,或是材料制备时特意加入 的弥 散质点(如粉末冶金).
2010秋-轻合金-4-铝合金相图及合金相
Fe3Si2Al12、Fe5Si2Al20，成分组成范围为30%～33%(质
量)Fe、6%～12%(质量)Si；
相的化学计量表达式有Fe2Si2Al9、FeSiAl5，成分组成范 围为25%～30%(质量)Fe、12%～15%(质量)Si。
在平衡态的Al-Fe-Si系中，相被认为具有六方 晶格结构。文献中，六方相被表达为 或 2。
在铸造快速冷却过程中，锰以过饱和的形式存在于铝基体中。
在典型铸造态 3003合金中，约有0.7%～0.9%(质量)的Mn固 溶在铝基体中。 在铸锭加热过程中，Al12(FeMn)3Si 和 Al6(FeMn) [ 当Si含 量低于约0.07%(质量)时] 在富锰的枝晶间以细小颗粒状弥散 析出。
Mn在Al中的扩散很慢。 Fe、Si对Mn的析出动力学有显著影响。 Si 加速Mn的析出，Fe降低Mn在Al中的固溶度因而也加快
Mn的析出速度。
这些细小颗粒的尺寸、分布对再结晶过程有很大影响。 必须选择合适的铸锭均匀化工艺控制析出相的尺寸和分布， 从而有效控制板材再结晶后合金的晶粒度。
铝合金相图及合金相
1. 铝合金相图
1. 1 铝合金中重要的二元相图
铝合金中重要的二元合金相图主要包括Al-Fe、 Al-Cu、 Al-Mn、 Al-Si、 Al-Mg、Al-Zn、Al-Cr、 Al-Ti、Al-Zr、Al-La、Al-Ce 等相图。
图1～图12是相应的部分二元合金相图。
图1 Al-Cr 二元相图Fra bibliotekAlCr5、AlCr10、AlCr20 ）
由于工业合金中还含有铜、铁和锰等组元，硅将和锰形成 多元复杂化合物。
量)Fe、6%～12%(质量)Si；
相的化学计量表达式有Fe2Si2Al9、FeSiAl5，成分组成范 围为25%～30%(质量)Fe、12%～15%(质量)Si。
在平衡态的Al-Fe-Si系中，相被认为具有六方 晶格结构。文献中，六方相被表达为 或 2。
在铸造快速冷却过程中，锰以过饱和的形式存在于铝基体中。
在典型铸造态 3003合金中，约有0.7%～0.9%(质量)的Mn固 溶在铝基体中。 在铸锭加热过程中，Al12(FeMn)3Si 和 Al6(FeMn) [ 当Si含 量低于约0.07%(质量)时] 在富锰的枝晶间以细小颗粒状弥散 析出。
Mn在Al中的扩散很慢。 Fe、Si对Mn的析出动力学有显著影响。 Si 加速Mn的析出，Fe降低Mn在Al中的固溶度因而也加快
Mn的析出速度。
这些细小颗粒的尺寸、分布对再结晶过程有很大影响。 必须选择合适的铸锭均匀化工艺控制析出相的尺寸和分布， 从而有效控制板材再结晶后合金的晶粒度。
铝合金相图及合金相
1. 铝合金相图
1. 1 铝合金中重要的二元相图
铝合金中重要的二元合金相图主要包括Al-Fe、 Al-Cu、 Al-Mn、 Al-Si、 Al-Mg、Al-Zn、Al-Cr、 Al-Ti、Al-Zr、Al-La、Al-Ce 等相图。
图1～图12是相应的部分二元合金相图。
图1 Al-Cr 二元相图Fra bibliotekAlCr5、AlCr10、AlCr20 ）
由于工业合金中还含有铜、铁和锰等组元，硅将和锰形成 多元复杂化合物。
第二章 金属与合金的晶体结构和二元合金相图 (1)
过冷度
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2、结晶过程
1) 2) 3) 当t℃时↓，原子活动能力↓，原子间的吸引 力↑； 当t℃＝凝固℃时，液态金属的原子中，有少 数局部原子作规则排列，形成晶核； 邻近的原子以晶核为中心，继续作规则排列， 晶体迅速长大；同时，新的晶核又不断生成， 重复以上过程；
4)
这样，各小晶体长大，并相互抵触，形成许 多外形不规则的晶体，称为晶粒，晶粒间相 交形成的界面，称为晶界。
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第二章 金属与合金的晶体结构 和二元合金相图
金属材料有纯金属和合金两种。纯金属是由一种元素 组成的（如Fe、Cu、Al等）；合金则是以一种金属元素 作为基础，加入其它金属元素或非金属元素，经过熔合而 获得具有金属特性的材料（如碳钢、铜合金等）。因为合 金比纯金属有更好的力学性能和工艺性能，且成本低，故 常用于工业生产。 不同的纯金属与合金，由于其内部组织结构不同，性 能也不一样。为了了解金属和合金的性能，就必须了解其 内部构造。
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合金举例：
碳钢（carbon steel）：是铁与碳所组成的合金。 白铜：主要是铜与镍所组成的合金。 黄铜(brass)：是铜与锌等元素组成的合金。
合金除具备纯金属的基本特性外，还可以拥有
纯金属所不能达到的一系列机械特性与理化特性,如 高强度、高硬度、高耐磨性、 强磁性、耐蚀性等。
如何得到细晶粒?
金属晶粒的粗细对其力学性能影响很大。同 一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高， 且塑性和韧性也愈好。细化铸态金属晶粒的主要 途径是： 1) 增加过冷度(增加冷却速度) 2) 变质处理 3) 附加振动
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(1)增大过冷度:加快冷却速度，以增加晶核的数目；
(2)变质处理:利用异质形核的原理，在浇注前在金属液中加 入某些高熔点的物质作为结晶核心，以获得细晶粒组织，也 称孕育处理。加入的物质称为变质剂，也称孕育剂 ； (3)附加振动:对正在结晶的金属施以机械振动、超声波振动 和电磁振动，均可使树枝晶尖端破碎而增加新的核心，提高 形核率，使晶粒细化。
金属学第四章 二元合金相图
热分析法 利用合金在转变时伴有热学性能变化的特性，通
过测量系统温度的变化来得到临界温度，从而建立起
相图。
热分析法建立二元合金相图的步骤
• 将给定两组元配制成一系列不同成分的合金； • 将它们分别熔化后在缓慢冷却的条件下，分别测出它 们的冷却曲线； • 找出各冷却曲线上的相变临界点（曲线上的转折点） ； • 将各临界点注在温度——成分坐标中相应的合金成分 线上； • 连接具有相同意义的各临界点，并作出相应的曲线； • 用相分析法测出相图中各相区（由上述曲线所围成的 区间）所含的相，将它们的名称填入相应的相区内， 即得到一张完整的相图。
c
L+ L+
+
f
Ag%
g
Ag
+ Ⅱ
t
4.3.4. 共析相图
共析转变：
T,C
( + ) 共析体 L L+
A
+
c
+ d
e
+
B
4.4 相图与性能的关系
1. 合金的使用性能与相图的关系
● 固溶体中溶质浓度↑ → 强度、硬度↑ ● 组织组成物的形态对强度影响很大。组织越细密，强度越高。
T,C
固相线
Pb
L+
L
L+
Sn
固溶线 固溶线
+
Sn%
共晶转变分析
T,C
Pb
L+
c
L
d
L+
e
共晶反应线 表示从c点到e点 范围的合金，在 该温度上都要发 生不同程度上的 共晶反应。
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Cu、Ni合金相图。
合金的结构与二元状态图
用热分析法测定Cu、Ni相图
• a）冷却曲线
b）相图 合金的结构与二元状态图
三、平衡相组成的分析
• 1．平衡相成分的确定 • 2．平衡相相对重量的确定：（杠杆定律）
合金的结构与二元状态图
平衡相成分分析示意图
合金的结构与二元状态图
平衡相相对重量的确定 （杠杆定律）
化合物处性能出现极大值或极小值。
合金的结构与二元状态图
（2）合金工艺性能与相图的关系
• 合金的工艺性能与相图也有密切的 联系。如铸造性能（包括流动性、缩孔 分布、偏析大小）与相图中液相线和固 相线之间的距离密切相关。相图中液相 线与固相线的距离愈宽，形成枝晶偏析 的倾向越大，同时先结晶出的树枝晶阻 碍未结晶液体的流动，则流动性愈差， 分散缩孔愈多。
• 这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析或 称晶内偏析。
• 出现枝晶偏析后，使合金材料的机械性能、耐蚀性能 和加工工艺性能变坏。
• 出现枝晶偏析后，可通过扩散退火予以消除。一般采 用将铸件加热到低于固相线100～200℃的温度，进行 长时间保温，使偏析元素进行充分扩散，成分均匀化。
合金的结构与二元状态图
一、相图的意义及相关概念
• 相图的意义 • 相关概念
➢组元 ➢合金系 ➢相图
合金的结构与二元状态图
相图的相关概念
• 1． 组元：
• 通常把组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的 物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发 生看任作何一化组学元反 。应的稳定化合物也可称为组元，如Fe3C
• 2． 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
合金的结构与二元状态 图
2020/11/7
合金的结构与二元状态图
合金的结构与二元状态图
• §1 合金中的相结构 • §2 二元合金状态图
合金的结构与二元状态图
§1 合金中的相结构
• 一、合金的基本概念及实用意义 • 二、合金中的相结构
❖1．固溶体
▪ 置换固溶体 ▪ 间隙固溶体 ▪ 固溶体的性能
❖2．化合物
合金的结构与二元状态图
亚共晶合金结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅳ的结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
3.二元包晶相图
1．相图的组成分析 2．典型合金平衡结晶过程分析
合金的结构与二元状态图
二元包晶相图
合金的结构与二元状态图
1．相图的组成分析
• 在二元包晶相同中，有三个单相区：液 相区L、固相区α和β相区； 三个两相区：L+α、L+β、α+β；
合金的结构与二元状态图
化合物
• 若新相的晶格结构不同于任一组成元素，则新相是组 成无素间相互作用而生成的一种新物质，属于化合物， 如中碳都钢有中的F的eFSe、3CM，nS黄等铜等中，的都β是相化（合Cu物Zn。）以及各种钢
• 在这些化合物中，Fe3C和β相均具有相当程度的金属键 及一定的金属性质，是一种金属物质，称为金属化合 物，而FeS、MnS具有离子键，没有金属性质，属于一 般的化合物，因而又称为非金属化合物。在合金中， 金属化合物可以成为合金材料的基本组成相，而非金 属化合物是合金原料或熔炼过程带来的，数量少且对 合金性能影响很坏，因而一般称为非金属夹杂。
合金的结构与二元状态图
合金的流动性、缩孔性质 与相图之间的关系
合金的结构与二元状态图
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/7
合金的结构与二元状态图
合金的结构与二元状态图
一、合金的基本概念
• 合金
➢通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金 属元素同一种或几种其它元素结合在一起 所形成的具有金属特性的新物质，称为合 金。
• 组元
➢组成合金的最基本的、独立的物质称为 组元
合金的结构与二元状态图
合金中的相结构相关概念
•相
➢在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并 与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均 称之为相
• 此外，按照溶解度的大小，置换固溶体，又可分为无限 置换固溶体和有限置换固溶体。
合金的结构与二元状态图
间隙固溶体
• 溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体，即间 隙固溶体，间隙固溶体仍保持着溶剂金属的晶格类型。
• 已有研究表明，当溶质元素的原子直径与溶剂元素的原 子直径之比小于0.59时，易于形成间隙固溶体，而在直 径大小差不多的元素之间易于形成置换固溶体。且溶质 原子在间隙固溶体中只能呈统计分布，形成无序固溶体， 而且当溶剂晶格间隙被溶质原子填充到一定程度后就不 能再继续溶解，多余的溶质原子将以新相出现，因此， 间隙固溶体的溶解总是有限的，间隙固溶体总是有限固 溶体。
合金的结构与二元状态图
置换固溶体
• 溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固 溶体称置换固溶体。
• 溶质原子在溶剂晶格结点上呈无序分布的置换固溶体称 为无序固溶体；溶质原子在溶剂晶格结点上按一定秩序 排列的置换固溶体称有序固溶体。显然，只有当溶质原 子和溶剂原子成一定比例时，才有可能形成有序固溶体。
合金的结构与二元状态图
四、二元状态图的基本类型分析
• 1.二元匀晶相图 • 2.二元共晶相图 • 3.二元包晶相图 • 4.形成稳定化合物的相图 • 5.具有共析转变的相图 • 6.合金的性能与相图的关系
合金的结构与二元状态图
1.二元匀晶相图
1．相图的组成及特征 2．合金平衡结晶过程及组织 3．枝晶偏析及其消除
• 金属化合物一般具有复杂的晶格结构，熔点高，硬而 脆。当合金中出现金属间化合物时，通常能提高合金 的强度、硬度和耐磨性。
合金的结构与二元状态图
§2 二元合金状态图
• 一、相图的意义及相关概念 • 二、二元合金状态图的建立 • 三、平衡相组成的分析 • 四、二元状态图的基本类型分析
合金的结构与二元状态图
而电导率降低，呈透镜形曲线变化，在合金性
能与成分的关系曲线上有一极大值或极小值。
当合金形成两相混合物时，其性能是两相性能
值的算术平均值。随着成分的变化，合金的强
度、硬度、导电率等性能在两组成相的性能间
呈线性变化，对于共晶成分或共析成分的合金，
其性能还与两组成相的致密程度有关，组织愈
细，性能愈好。当合金形成稳定化合物时，在
• 组织
➢在金属和合金中，在显微镜下能观察到的微 观形貌、图象称为组织，它是由单相物质或 多相物质组合成的，具有一定形态特征的聚 合体
合金的结构与二元状态图
二、合金中的相结构
❖固溶体
▪ 置换固溶体 ▪ 间隙固溶体 ▪ 固溶体的性能
❖化合物
合金的结构与二元状态图
两种类型的固溶体
• 置换固溶体
间隙固溶体
• 由于共析反应是在固态下进行的，其原子扩散 条件很差，晶核成长速度很小，所以共析转变 物的组织是比较细密的两相相间的机械混合物。
合金的结构与二元状态图
5.合金的性能与相图的关系
合金的结构与二元状态图
（1）合金的使用性能与相图的关系 Nhomakorabea•
由图可见，当合金形成单相固溶体时，随
溶质溶入量的增加，合金的硬度、强度升高，
合金的结构与二元状态图
固溶体的性能
• 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质 原子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不 同于原纯金属。
• 当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶 剂金属基本相同。随溶质含量的升高，固溶体 的性能将发生明显改变，其一般情况下，强度、 硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻 率升高，导电性逐渐下降等。
5.具有共析转变的相图
合金的结构与二元状态图
共析转变
• 共析转变属于固态相变的一种类型。和共晶反 应一样是由一个相分解为两个相的三相平衡等 温转变。共析转变的特点是：由特定成分的单 相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新 的，具有一定晶体结构的固相。其反应式可表 达为： 反应产物和的相对重量有一固定的比例：
2.二元共晶相图
1．相图的组成分析 2．典型合金平衡结晶过程分析
合金的结构与二元状态图
二元共晶相图
合金的结构与二元状态图
1．相图的组成分析
• 共晶相图中有三个单相区：液相区L，固 相α和β相区；
• 三个两相区：L+α区，L+β区，α+β区； • 一个三相共存点：C点
合金的结构与二元状态图
共晶合金结晶过程示意图
• 以Cu—Ni合金相图测定为例，说明热分析法的应用及 步骤：
• （1）配制不同成分的合金试样，如Ⅰ纯铜； Ⅱ75%Cu+25%Ni；Ⅲ50%Cu+50%Ni；合金Ⅳ 25%Cu+75%Ni；Ⅴ：纯Ni。
• （2）测定各组试样合金的冷却曲线并确定其相变临界 点；
• （3）将各临界点绘在温度—合金成分坐标图上； • （4）将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到
同成分的合金，称为合金系。 • 3．相图 • 用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称
为相图，又称状态图或平衡图。 • 相图上所表示的组织都是十分缓慢冷却的条件下获得
的，都是接近平衡状态的组织。 合金的结构与二元状态图
二、二元合金状态图的建立
• 目前，合金状态图主要是通过实验测定的，且测定合 金状态图的方法很多，但应用最多的是热分析法。
• 一个三相共存点：e点（L、α、β共存）
合金的结构与二元状态图
合金I结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅱ结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅲ结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
4.形成稳定化合物的相图
• 合金系中两组元之间还可能形成稳定的金属化合 物，其组成可用通式AmBn表示，它具有固定的成 分和一定的熔点，可把它看成独立的组元。它的分 析可作为两个简单相图进行。 合金的结构与二元状态图
合金的结构与二元状态图
用热分析法测定Cu、Ni相图
• a）冷却曲线
b）相图 合金的结构与二元状态图
三、平衡相组成的分析
• 1．平衡相成分的确定 • 2．平衡相相对重量的确定：（杠杆定律）
合金的结构与二元状态图
平衡相成分分析示意图
合金的结构与二元状态图
平衡相相对重量的确定 （杠杆定律）
化合物处性能出现极大值或极小值。
合金的结构与二元状态图
（2）合金工艺性能与相图的关系
• 合金的工艺性能与相图也有密切的 联系。如铸造性能（包括流动性、缩孔 分布、偏析大小）与相图中液相线和固 相线之间的距离密切相关。相图中液相 线与固相线的距离愈宽，形成枝晶偏析 的倾向越大，同时先结晶出的树枝晶阻 碍未结晶液体的流动，则流动性愈差， 分散缩孔愈多。
• 这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析或 称晶内偏析。
• 出现枝晶偏析后，使合金材料的机械性能、耐蚀性能 和加工工艺性能变坏。
• 出现枝晶偏析后，可通过扩散退火予以消除。一般采 用将铸件加热到低于固相线100～200℃的温度，进行 长时间保温，使偏析元素进行充分扩散，成分均匀化。
合金的结构与二元状态图
一、相图的意义及相关概念
• 相图的意义 • 相关概念
➢组元 ➢合金系 ➢相图
合金的结构与二元状态图
相图的相关概念
• 1． 组元：
• 通常把组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的 物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发 生看任作何一化组学元反 。应的稳定化合物也可称为组元，如Fe3C
• 2． 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
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合金的结构与二元状态图
合金的结构与二元状态图
• §1 合金中的相结构 • §2 二元合金状态图
合金的结构与二元状态图
§1 合金中的相结构
• 一、合金的基本概念及实用意义 • 二、合金中的相结构
❖1．固溶体
▪ 置换固溶体 ▪ 间隙固溶体 ▪ 固溶体的性能
❖2．化合物
合金的结构与二元状态图
亚共晶合金结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅳ的结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
3.二元包晶相图
1．相图的组成分析 2．典型合金平衡结晶过程分析
合金的结构与二元状态图
二元包晶相图
合金的结构与二元状态图
1．相图的组成分析
• 在二元包晶相同中，有三个单相区：液 相区L、固相区α和β相区； 三个两相区：L+α、L+β、α+β；
合金的结构与二元状态图
化合物
• 若新相的晶格结构不同于任一组成元素，则新相是组 成无素间相互作用而生成的一种新物质，属于化合物， 如中碳都钢有中的F的eFSe、3CM，nS黄等铜等中，的都β是相化（合Cu物Zn。）以及各种钢
• 在这些化合物中，Fe3C和β相均具有相当程度的金属键 及一定的金属性质，是一种金属物质，称为金属化合 物，而FeS、MnS具有离子键，没有金属性质，属于一 般的化合物，因而又称为非金属化合物。在合金中， 金属化合物可以成为合金材料的基本组成相，而非金 属化合物是合金原料或熔炼过程带来的，数量少且对 合金性能影响很坏，因而一般称为非金属夹杂。
合金的结构与二元状态图
合金的流动性、缩孔性质 与相图之间的关系
合金的结构与二元状态图
演讲完毕，谢谢听讲!
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合金的结构与二元状态图
合金的结构与二元状态图
一、合金的基本概念
• 合金
➢通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金 属元素同一种或几种其它元素结合在一起 所形成的具有金属特性的新物质，称为合 金。
• 组元
➢组成合金的最基本的、独立的物质称为 组元
合金的结构与二元状态图
合金中的相结构相关概念
•相
➢在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并 与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均 称之为相
• 此外，按照溶解度的大小，置换固溶体，又可分为无限 置换固溶体和有限置换固溶体。
合金的结构与二元状态图
间隙固溶体
• 溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体，即间 隙固溶体，间隙固溶体仍保持着溶剂金属的晶格类型。
• 已有研究表明，当溶质元素的原子直径与溶剂元素的原 子直径之比小于0.59时，易于形成间隙固溶体，而在直 径大小差不多的元素之间易于形成置换固溶体。且溶质 原子在间隙固溶体中只能呈统计分布，形成无序固溶体， 而且当溶剂晶格间隙被溶质原子填充到一定程度后就不 能再继续溶解，多余的溶质原子将以新相出现，因此， 间隙固溶体的溶解总是有限的，间隙固溶体总是有限固 溶体。
合金的结构与二元状态图
置换固溶体
• 溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固 溶体称置换固溶体。
• 溶质原子在溶剂晶格结点上呈无序分布的置换固溶体称 为无序固溶体；溶质原子在溶剂晶格结点上按一定秩序 排列的置换固溶体称有序固溶体。显然，只有当溶质原 子和溶剂原子成一定比例时，才有可能形成有序固溶体。
合金的结构与二元状态图
四、二元状态图的基本类型分析
• 1.二元匀晶相图 • 2.二元共晶相图 • 3.二元包晶相图 • 4.形成稳定化合物的相图 • 5.具有共析转变的相图 • 6.合金的性能与相图的关系
合金的结构与二元状态图
1.二元匀晶相图
1．相图的组成及特征 2．合金平衡结晶过程及组织 3．枝晶偏析及其消除
• 金属化合物一般具有复杂的晶格结构，熔点高，硬而 脆。当合金中出现金属间化合物时，通常能提高合金 的强度、硬度和耐磨性。
合金的结构与二元状态图
§2 二元合金状态图
• 一、相图的意义及相关概念 • 二、二元合金状态图的建立 • 三、平衡相组成的分析 • 四、二元状态图的基本类型分析
合金的结构与二元状态图
而电导率降低，呈透镜形曲线变化，在合金性
能与成分的关系曲线上有一极大值或极小值。
当合金形成两相混合物时，其性能是两相性能
值的算术平均值。随着成分的变化，合金的强
度、硬度、导电率等性能在两组成相的性能间
呈线性变化，对于共晶成分或共析成分的合金，
其性能还与两组成相的致密程度有关，组织愈
细，性能愈好。当合金形成稳定化合物时，在
• 组织
➢在金属和合金中，在显微镜下能观察到的微 观形貌、图象称为组织，它是由单相物质或 多相物质组合成的，具有一定形态特征的聚 合体
合金的结构与二元状态图
二、合金中的相结构
❖固溶体
▪ 置换固溶体 ▪ 间隙固溶体 ▪ 固溶体的性能
❖化合物
合金的结构与二元状态图
两种类型的固溶体
• 置换固溶体
间隙固溶体
• 由于共析反应是在固态下进行的，其原子扩散 条件很差，晶核成长速度很小，所以共析转变 物的组织是比较细密的两相相间的机械混合物。
合金的结构与二元状态图
5.合金的性能与相图的关系
合金的结构与二元状态图
（1）合金的使用性能与相图的关系 Nhomakorabea•
由图可见，当合金形成单相固溶体时，随
溶质溶入量的增加，合金的硬度、强度升高，
合金的结构与二元状态图
固溶体的性能
• 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质 原子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不 同于原纯金属。
• 当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶 剂金属基本相同。随溶质含量的升高，固溶体 的性能将发生明显改变，其一般情况下，强度、 硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻 率升高，导电性逐渐下降等。
5.具有共析转变的相图
合金的结构与二元状态图
共析转变
• 共析转变属于固态相变的一种类型。和共晶反 应一样是由一个相分解为两个相的三相平衡等 温转变。共析转变的特点是：由特定成分的单 相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新 的，具有一定晶体结构的固相。其反应式可表 达为： 反应产物和的相对重量有一固定的比例：
2.二元共晶相图
1．相图的组成分析 2．典型合金平衡结晶过程分析
合金的结构与二元状态图
二元共晶相图
合金的结构与二元状态图
1．相图的组成分析
• 共晶相图中有三个单相区：液相区L，固 相α和β相区；
• 三个两相区：L+α区，L+β区，α+β区； • 一个三相共存点：C点
合金的结构与二元状态图
共晶合金结晶过程示意图
• 以Cu—Ni合金相图测定为例，说明热分析法的应用及 步骤：
• （1）配制不同成分的合金试样，如Ⅰ纯铜； Ⅱ75%Cu+25%Ni；Ⅲ50%Cu+50%Ni；合金Ⅳ 25%Cu+75%Ni；Ⅴ：纯Ni。
• （2）测定各组试样合金的冷却曲线并确定其相变临界 点；
• （3）将各临界点绘在温度—合金成分坐标图上； • （4）将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到
同成分的合金，称为合金系。 • 3．相图 • 用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称
为相图，又称状态图或平衡图。 • 相图上所表示的组织都是十分缓慢冷却的条件下获得
的，都是接近平衡状态的组织。 合金的结构与二元状态图
二、二元合金状态图的建立
• 目前，合金状态图主要是通过实验测定的，且测定合 金状态图的方法很多，但应用最多的是热分析法。
• 一个三相共存点：e点（L、α、β共存）
合金的结构与二元状态图
合金I结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅱ结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
合金Ⅲ结晶过程示意图
合金的结构与二元状态图
4.形成稳定化合物的相图
• 合金系中两组元之间还可能形成稳定的金属化合 物，其组成可用通式AmBn表示，它具有固定的成 分和一定的熔点，可把它看成独立的组元。它的分 析可作为两个简单相图进行。 合金的结构与二元状态图