第2章材料的制備與相圖

Chapter2MaterialsManufacture

andPhaseDiagrams

2.1材料的制備過程2.2二元相圖的基本類型2.3典型二元相圖的應(yīng)用——Fe-C相圖分析2.4凝固與結(jié)晶理論的應(yīng)用

2.1

材料的制備過程冶煉鑄造鑄錠鑄件鑄件鑄件鑄錠鑄件熱軋熱鍛板、型、管、線材機加工零件（機加工）零件焊接機加工冷軋、拔、沖零件

2.1.1材料凝固與結(jié)晶的條件（1）熔融液體的粘度（內(nèi)因）——是材料內(nèi)部結(jié)合鍵性質(zhì)和結(jié)構(gòu)情況的宏觀表征，其大小表示了液體中發(fā)生相對運動的難易程度。

聚合物粘度大，不易結(jié)晶；金屬粘度小，一般為金屬晶體（2）冷卻速度（外因）——冷速越大，則在單位時間內(nèi)逸散的熱量越多，熔體溫度降得越低，而又直接關(guān)系其中原子或分子的擴散能力。

冷速大，金屬擴散能力降低，不易結(jié)晶，得到非晶合金。2.1.2

金屬材料的制備

1.金屬的冶煉

2.純金屬的結(jié)晶規(guī)律

⑴液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特點（結(jié)晶的充分條件）結(jié)構(gòu)起伏(相起伏)液態(tài)金屬中存在短程有序原子集團

⑵金屬結(jié)晶的必要條件過冷度過冷是結(jié)晶的必要條件熱分析法測定金屬結(jié)晶溫度不同冷速下的冷卻曲線示意圖

過冷度的影響因素冷速↑↑自由能與溫度的關(guān)系曲線

金屬結(jié)晶的能量條件⑶純金屬結(jié)晶的普遍規(guī)律——不斷形成晶核與晶核不斷長大的連續(xù)過程形核的方式:①自發(fā)形核以液態(tài)金屬中的結(jié)構(gòu)起伏為基礎(chǔ)②非自發(fā)形核依賴于液體中的固體質(zhì)點晶核長大方式

①平面方式長大

②以樹枝晶方式長大為主單晶體與多晶體示意圖

金屬銻錠的組織示意圖2.2二元相圖的基本類型

有關(guān)相圖的基本概念：合金狀態(tài)一定條件下合金有哪幾個相組成相變臨界點相變的溫度相圖反映在平衡條件下，合金的狀態(tài)同溫度、成分之間關(guān)系的圖形。

熱分析法建立Cu-Ni二元合金相圖的過程相圖的建立用熱分析法建立Cu-Ni相圖（a）冷卻曲線（b）測定的相圖2.2.2勻晶相圖特點：兩組元在液態(tài)、固態(tài)下均可以任意比例互溶（無限固溶體）Cu-Ni、Cu-Au、Au-Ag、Fe-Cr等1.

相圖分析?特性點?特性線?相區(qū)?基本相2.固溶體合金的平衡結(jié)晶過程分析Cu-Ni合金的顯微組織示意圖（1）變溫結(jié)晶（2）在結(jié)晶過程中，兩平衡相的成分和相對百分含量是不斷變化的。液相的成分沿著液相線變化，固相的成分沿著固相線變化；此間的任一溫度瞬時，都可應(yīng)用杠桿定律計算液固兩相的相對百分含量。固溶體合金的平衡結(jié)晶規(guī)律(與純金屬相比)3.杠桿定律

及其應(yīng)用內(nèi)容表述:在合金相圖的兩相區(qū)內(nèi),若溫度一定,則該溫度下兩平衡相的成分及兩平衡相的相對量是一定的,且兩相相對量之比等于各自相距較遠的線段之比。適用條件：

僅適用于兩相區(qū)，用來求兩個平衡相的化學(xué)成分和相對百分含量。4.不平質(zhì)衡結(jié)晶—移—枝晶偏啄析（a）剖不平衡萍結(jié)晶；弄（b）認(rèn)不平衡醉結(jié)晶的三組織概念:不平衡稻條件下鉤,先結(jié)防晶出的親固溶體候和后結(jié)挎晶出的漆固溶體壇成分不測同,這蛇種在一舅個晶粒雕內(nèi)出現(xiàn)蹄的成分悲不均勻丟現(xiàn)象稱查為枝晶取偏析。消除辦婚法:擴散退火拖(均勻化彈退火)2.2牙.3約共晶憶相圖1.相圖分析（1）壺共晶相邁圖的形黑成形成條件：固態(tài)為慈有限固溶聚體，發(fā)生飄共晶反應(yīng)邊。（2）相區(qū)更與基本相（3）盒特性線朋與特性截點MEN飾水平線其——共攻晶線(盈三相區(qū)專)2.典頸型合金標(biāo)的平衡半結(jié)晶過賄程（1）闖有限固描溶體合朋金Ⅰ（2）共繼晶成分的束合金Ⅱ（3）亞滾共晶成分券合金Ⅲ（4）尤過共晶顆成分合奧金Ⅳ（1）有限固溶算體合金Ⅰ10%口Sn有白限固溶順體合金趟的冷卻助曲線及饑組織123（1）有限固溶鉤體合金Ⅰ杠桿定律阻的應(yīng)用在kth單溫度下，腐計算α和βⅡ的百分網(wǎng)含量（2）因共晶成弊分的合相金Ⅱ共晶合金俱的冷卻曲揉線及室溫賊下的組織（3）亞獅共晶成分怕合金Ⅲ亞共晶合腫金的冷卻度曲線及組盼織1122’初晶的奏截取位睬置及相貿(mào)應(yīng)的組些織形貌（3）嘆亞共晶曬成分合鴉金Ⅲ（4）過豪共晶成分情的合金過共晶合臘金的冷卻樸曲線及組贈織13.兩羞種填寫診相圖的壩方法以相組騎分形式穗填寫的洪相圖3.兩種疤填寫相圖耀的方法標(biāo)明組浮織組分壓的鉛-飛錫合金賊相圖2.2.幕4包晶茂相圖的特校征Fe-沖C相圖銳包晶部財分4.包晶氧相圖的特俯征2.2.搬5具有術(shù)穩(wěn)定化合策物的相圖2.2跟.6截具有共代析反應(yīng)線的相圖合金的性鄙能與相圖潔的關(guān)系2.2觀.7二元合金飛相圖與性墊能之間的梳關(guān)系1.合憤金的使跳用性能曉與相圖急的關(guān)系2.合金藍的工藝性兇能與相圖饒的關(guān)系合金鑄紛造性能趁與相圖驗的關(guān)系預(yù)習(xí)準(zhǔn)備“2.愛3悟鐵碳合刺金相圖冰分析”內(nèi)容的課單堂討論參見“卸學(xué)習(xí)指懸導(dǎo)”P笛16~么17中遭的課堂討含論（鐵拐碳合金豎相圖）計提綱進行充駝分準(zhǔn)備攤。2.3乒鐵碳合毯金相圖分違析鐵碳相圖攻討論總結(jié)一、相嗓、相組流分、組清織、組害織組分興的關(guān)系1相耗=相組伙分(相悅組成物強）2組錯織是由銷相組成繡的3組許織組分憤一定是船組織，但組織不鼠一定等于符組織組分謹(jǐn)，組織=引各組織婦組分總棍和⑴對平午衡組織的潤影響⑵對力黎學(xué)性能的價影響Wc不同冤，F(xiàn)和F穗e3C的相對賓量不同；船F(xiàn)e3C的形款態(tài)不同績，導(dǎo)致汁性能不坦同F(xiàn)e3C的形慶態(tài)對性爆能的影屑響：共析收Fe3C呈片配狀——佛↑強度鑰、硬度辨↓塑窗性、韌找性Fe3CⅡ呈網(wǎng)狀—排—↓↓剛強度、塑盡性、韌性共晶F絮e3C為連冒續(xù)基體幕——捎↑硬度宰↓強散度、塑瓣性、韌懲性二、含桶碳量對叛鐵碳合銹金平衡母組織與性能的影誦響2.4麻凝固與結(jié)幸晶理論的寸應(yīng)用2.4.額1鑄態(tài)袖晶粒度的堂控制晶粒度:晶粒大小黎用晶平粒的平均賞面積或平使均直徑來帝表示晶粒度鴿對性能民的影響——細晶強鏈化晶粒度縫的影響巧因素形核率（蔬N）興N↑需晶粒細化長大速度筑（G）騙G↓隙晶粒細苦化↑則晶粒細頓化控制晶粒