有一直徑為do=10mm，Lo=100mmr的低碳鋼試樣，拉伸試驗時測得Fs=21000N，F(xiàn)b=29000N，dk=5.65mm，Lk=138mmr。求此試樣的σs、σb、δ、ψ。

第三章材料的凝固金屬的結晶以及二元合金相圖§3.1金屬的結晶過程§3.2晶粒大小的控制§3.3金屬鑄錠宏觀組織§3.4同素異晶轉變§3.5二元合金相圖液體-->固體（晶體或非晶體）--

凝固液體-->晶體--結晶

晶體液體結晶§3.1金屬的結晶過程一、液態(tài)金屬的結構經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在略高于熔點時，液態(tài)金屬的結構具有以下特點：是近程有序遠程無序結構，見右圖；存在著能量起伏和結構起伏。§3.1金屬的結晶過程局部的近程有序二、結晶過程的宏觀現(xiàn)象研究液態(tài)金屬結晶的最常用、最簡單的方法是熱分析法。它是將金屬放入坩堝中，加熱熔化后切斷電源，用熱電偶測量液態(tài)金屬的溫度與時間的關系曲線，該曲線稱為冷卻曲線或熱分析曲線，見右圖。過冷現(xiàn)象冷卻過程中的溫度平臺T0T1ΔT理論結晶溫度開始結晶溫度ΔT=T0–T1時間溫度純金屬結晶的條件就是應當有一定的過冷度§3.1金屬的結晶過程結晶潛熱：伴隨著液態(tài)向固態(tài)轉變而釋放的熱量稱結晶潛熱。過冷現(xiàn)象：

液態(tài)金屬必須冷卻到理論結晶溫度Tm以下某一個溫度T時才開始結晶，這個現(xiàn)象稱為過冷?！?.1金屬的結晶過程三.金屬結晶的熱力學條件過冷后，液固相自由能之差ΔG就是金屬結晶的驅動力，過冷度越大，驅動力越大?！?.1金屬的結晶過程四、金屬結晶的微觀基本過程–形核長大過程液態(tài)金屬形核晶核長大完全結晶結晶過程示意圖§3.1金屬的結晶過程形核液態(tài)金屬在結晶時，其形核方式一般認為主要有兩種：即自發(fā)形核（對稱均勻形核）和非自發(fā)形核（又稱非均勻形核）。

（1）自發(fā)形核

從過冷液態(tài)金屬中自發(fā)形成晶核的過程就稱為自發(fā)形核。（2）非自發(fā)形核

液態(tài)金屬原子，依附于模壁或液相中未熔固相質點表面，優(yōu)先形成晶核的過程，稱為非自發(fā)形核。

§3.1金屬的結晶過程長大方式：樹枝狀生長方式§3.1金屬的結晶過程返回思考1.為什么要進行晶粒大小的控制？2.怎樣進行晶粒大小的控制？§3.2晶粒大小的控制細晶強化：晶粒細化使金屬機械性能提高的現(xiàn)象晶粒尺寸越小，金屬的強度、硬度越高，塑性、韌性越好?！?.2晶粒大小的控制細化晶粒的途徑：具體方式：增大過冷度，孕育（變質）處理增大形核率降低長大速度NGG、N△T孕育（變質）處理在液體金屬中加入變質劑(孕育劑)，以細化晶粒和改善組織的工藝措施。其作用是增大形核率并抑制晶粒的長大?！?.2晶粒大小的控制工程材料的強化和韌化細晶強化：強硬度↑塑韌性↑固溶強化：強硬度↑塑韌性↓形變強化：強硬度↑塑韌性↓彌散強化：強硬度↑塑韌性↓幾種強化方式的比較：3.繭3金屬銀鑄錠窩宏觀頂組織1.表面毅細晶爭粒區(qū)棒，2.柱狀矩晶粒袍區(qū)，3.中心背等軸杯區(qū)鑄錠改剖面極大致拿存在逼三個途不同借特征盒的區(qū)(鑄錠會三晶護區(qū))：鑄錠閃結晶憂組織柱狀跪晶粒康區(qū)分枝銷少，株晶質姻細密晶粒飄粗大拼，各跳向異住性橫向陪性能急差；柱狀而晶交斑界處鞠有夾段雜和辜氣體熱加車工時單易開悠裂，獲得廁：大蹄的溫參度梯帳度單向旁散熱傘，定向毀凝固等軸備晶粒認區(qū)晶界油面積削大，駛雜質每分布退分散各晶返粒位白向不迅同，索性能恭均勻灘，沒層有方為向性塵；枝晶這彼此幸嵌人片，沒齡有脆掠弱面乎。缺點銅是枝寺晶發(fā)畝達，治樹枝痕晶間核液相崖凝固廉收縮獻留下狀很多跡分散惡孔洞(顯微盞縮松)，因欣此凝材固后吃全屬找組織換不夠壁致密偷。獲得聞：較枕低的很澆注蔬溫度莫；孕絕育處順理；紐奉機械替振動鵝、電程磁攪長拌3.葡4同素檔異晶婦轉變鐵素焦體—碳原滑子固習溶在α-瞞Fe中形熊成的溜間隙流固溶倆體鐵素配體的域固溶伶度0.覺02致18忌%（72歐7攝氏椒度）奧氏遍體—碳原拾子固加溶在γ-溝Fe中形傍成的附間隙伶固溶孝體奧氏咸體的浙固溶擇度2.但11徑%（11的48攝氏界度）3.少5二元昆合金聲相圖相圖是表卵明合女金系釀中各也種合糾金相膀的平丘衡條僅件和置相與踩相之朗間關策系的洋一種凝簡明咸示圖悄，也配稱為鉆平衡炮圖或各狀態(tài)槳圖。滴是合疼金體蛇系中醒材料床的狀殖態(tài)與鄙溫度辟、成達分間捏關系瓣的簡底明圖鐵解。平衡是指啞在一椒定條購件下拼合金攜系中蘿參與段相變債過程愧的各據(jù)相的和成分鍋和質笑量分纖數(shù)不掛再變爹化所昂達到惹一種謠狀態(tài)愧。此束時合優(yōu)金系嶺的狀頓態(tài)穩(wěn)后定，牧不隨撤時間勻而改替變。咬合金撞在極杯其緩其慢冷透卻的粘條件虎下的所結晶演過程筐，一腳般可駐以認性為是炕平衡右的結銷晶過丟程。2.傳2.們1相圖驕的建西立2.效2.頁2相圖努的使舅用2.引2.進3典型租相圖屬分析2.易2.千4性能銳與相骨圖的挽關系2.循2二元屆合金浴相圖成分溫度表象匹點2.剛2.伍1相圖懲的建慕立2.炎2.婆1相圖襪的建種立時間溫度溫度成分熱分慎析法塘建立Cu制-N肝i相圖固相池線液相寫線CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010款8314區(qū)55LL+純銅駐熔點純鎳財熔點液相鳥線固相撇線液相把區(qū)固相損區(qū)液固備兩相胞區(qū)2.祥2.乏1相圖研的建禿立返回由相峽圖某虧成分廚合金喪在某區(qū)溫度輝時的款相由相粘圖確福定給某定合木金的貍相變肅溫度由相覆圖某哭成分院合金吵在某敵溫度節(jié)時的辮兩個之平衡嶼相的陳成分遍和相親對質孩量－杠霸桿定獻律2.費2.嗚2相圖帶的使端用2.悄2.愚2相圖塊的使愿用2.斷2.墓2相圖規(guī)的使港用設合毅金的袖質量喊為Q合金,其中Ni質量收分數(shù)糟為b%歐,在T1溫度黨時,感L相中啄的Ni質量辰分數(shù)爛為a%失,燒α相中墾的Ni質量撈分數(shù)段為c%。2.釘2.郊2相圖騙的使失用合金縣中含Ni的總沖質量=立L相中把含Ni的質旱量+α相中梁含Ni的質汪量因為所以化簡股后得質量責分數(shù)2.透2.慨2相圖秧的使悼用返回1．勻饞晶相擠圖2．共殘晶相忌圖3．包片晶相閃圖4.共析塑相圖2.唯2.住3典型密相圖安分析CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+勻晶劉相圖abcdT,CtLLL勻晶梨轉變L冷卻乘曲線CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+勻晶秩合金不與純射金屬惡不同裙，它冰沒有厭一個炮恒定墓的熔麥點，所而是狐在液宮、固東相線湊劃定孝的溫備區(qū)內(nèi)裹進行安結晶星。勻晶午合金罵的結日晶過誰程勻晶括相圖3.固溶兔體的陸不平眼衡結貨晶1)工業(yè)簡生產(chǎn)紛中合躁金溶潛液澆予注后河的冷拜卻速園度較李快，鄰在每涌一溫待度下吵不能舅保持遵足夠屆的擴菠散時明間，眉使凝顯固過射程偏解離平炎衡條徑件，優(yōu)稱為替非平蝦衡凝滾固(結晶)。2)非平卸衡凝頸固(結晶)得到坦的組車織稱鮮為不嬌平衡摩組織日。勻晶鉗相圖固溶閣體結惱晶時怖成分影是變矩化的器（暖固相辭線和呼液相逗線）慨，如巴冷卻配較快充，原隨子擴擾散不抹能充普分進都行，叢則會已形成航成分族不均唯勻的殲固溶聰體。始固溶敲體一君般都險以枝價晶狀腦方式情結晶曬，使嬸得一辭個晶忙粒中營先結姥晶的括樹枝喬晶晶閃枝含財高熔販點組塔元較毫多，飽后結撒晶的系樹枝美晶晶覺枝含索低熔垃點組形元較削多，煎結果蛛造成輔在一袋個晶覺粒內(nèi)誤化學賽成分索的分鎖布不始均，扶這種綱現(xiàn)象燥稱為肅枝晶鄙偏析扎。枝晶輔偏析遞的合田金對浸合金涌的力覺學性遵能影敵響較箱大。猶容易乏導致踏合金客塑性休韌性較下降糠；易使引起頁晶間裝腐蝕司，降友低合覺金的雪抗蝕破性能惑。消除向枝晶吧偏析慚的方虹法采年用擴朋散退等火。勻晶映相圖勻晶但相圖偏析互實例通過的對非言平衡勺凝固副分析再得到植如下碰結論魂：(1事)固相候、液塘相的辮平均稼成分休分別歪與固妨相線倡、液章相線西不同貝，有挎一定位的偏疑離（耐固相光成分甜按平即均成獻分線途變化尖），赤其偏俯離程柱度與克冷卻捐速度蹤蝶有關雁。冷獸卻速棋度越哄大，拔其偏夠離程習度越仿嚴重頓；冷勤卻速嗽度越予小，缺偏離劃程度旺越小溝，越煙接近錘于平鉗衡條多件。(2口)先結胃晶部希分含瞞有較民多的燈高熔尚點組暈元(N樓i)，后結另晶部橫分含翅有較冶多的斥低熔偵點組申元(C糖u)。(3宰)非平變衡結裕晶條碗件下銷，凝我固的兔終結括溫度偵低于央平衡怖結晶捆時的登終止牽溫度剪。返回勻晶若相圖共晶舒相圖共晶揭相圖娛：液相拳組元頌無限基互溶顏，固磚相組抵元有衰限溶解的償合金寸系，謝當溶旦質超石出固漲溶體爛溶解豎極限短時，疤冷卻過推程中章發(fā)生轟共晶圾轉變雹，這懂類合僻金構借成的園相圖統(tǒng)稱為共西晶相撓圖。從一膀個液許相中擊同時宅析出禁兩個孤固相L→+PbSnSn%T,C液相索線L固相屢線+L+L+固溶填線固溶怪線共晶模相圖ABECDFG共晶握相圖事簡介共晶耍相圖PbSnT,CL+L+L+共晶殲反應柿線表示兼從C點到D點范較圍的抱合金網(wǎng)，在嚷該溫北度上嗓都要亡發(fā)生些不同陣程度臉上的謝共晶染反應筍。C共晶透點表示E點成奪分的叫合金治冷卻夾到此臘溫度傷上發(fā)賊生完歷全的昌共晶覆轉變撐。ELEC+DABDFGPbSnT,CL+L+L+183CDE共晶橡轉變擾在恒名溫下遙進行樣。轉變頂結果匠是從費一種梨液相陳中結隙晶出捐兩個耳不同頃的固求相。存在欺一個飼確定哭的共牢晶點臉。在死該點煉凝固炒溫度貸最低霧。成分襯在共陶晶線宜范圍鎮(zhèn)的合潤金都趕要經(jīng)割歷共塘晶轉及變。共晶饑轉變錫要點叔須知共晶鋤相圖cEFGX1T,CtLLLL+冷卻頁曲線+蠅ⅡⅡ1234{PbSnT,CL+L+L+183CE共晶走相圖擁結晶咬過程余分析不（Ⅰ）共晶冊相圖ADT,CtLLLL+冷卻翻曲線+酸ⅡⅡ1.沒有喉共晶結反應府過程鄭，而截是經(jīng)娛過勻止晶反愉應形幣成單突相固相狹。2.要經(jīng)藏過二可次析狐出反牲應，裙室溫組織紗組成土物為+崖Ⅱ組織喬組成瞞物組織浮中，艦由一支定的母相構宮成的悠，具飼有一服定形呢態(tài)特艙征的杠組成擴部分苗。共晶側相圖X2T,CtL(艘+舟)L(+)LL(昌+奴)共晶刺體冷卻割曲線(返+穗)PbSnT,CL+L+L+183CDE共晶致相圖喊結晶伯過程病分析挑（Ⅱ）共晶個相圖共晶桃相圖X3T,CtLL+(朋+文)膚+牽磚+唐Ⅱ12(宅+死)遣+擔PbSnT,CL+L+L+183CDEL+(+)+共晶守相圖嶺結晶演過程仆分析秘（Ⅲ）共晶攀相圖共晶鐵相圖X4T,CtLL+(凡+狡)缸+蟻Ⅱ+辦12(老+搞)腔+PbSnT,CL+L+L+183CDEL+(+)+共晶輩相圖更結晶姨過程侄分析蹦（Ⅳ）共晶礦相圖返回標注蕉了組找織組糠成物紡的相卷圖共晶矛相圖課后穴第8題包晶溜相圖包晶掃相圖貼：液相宵組元辭無限禁互溶饑，固寄相組悟元有納限溶解的兵合金婦系，擾當溶跌質超為出固榮溶體坑溶解濕極限亦時，儲冷卻過勺程中肆發(fā)生緩包晶拜轉變澡，這圓類合源金構突成的鵲相圖利稱為包崗晶相鉛圖。一種牲液相疼與一訂種固星相反矛應生量成另版一種密固相冠的轉變歐過程懲稱為絨包晶嶼轉變L+→PtAg唯%T,CL+狹L+余L+證Dfg包晶股相圖撒簡介ABC三個猛單相摸區(qū)：L、、謊三個夫兩相嗎區(qū)：L+、L朋+、+一個線三相們區(qū)：CE訓DE包晶提相圖包晶殖轉變：LC+潑P懲DPtAgAg寇%T,CL+錯L+射L+扒fgT,CtLL+亂L+漂+ⅡABCPD包晶殼相圖返回包晶貸相圖共析藍轉變：(勤+義宴)共析渠體ABT,C+哄+假+身cedL+L返回共析石相圖含有拼穩(wěn)定期化合蠟物的爺相圖（1）固建定的直成分蛾和一間定的肉熔點寇。（2）結事晶過夏程和想純金御屬相頁同。（3）可鹽把它邊看成嶄獨立認的組袍元。（4）可皮作為痕兩個栽簡單響相圖飾進行鼓分析冬。合金晚系中稍兩組電元之秤間還丈可能幟形成名穩(wěn)定粒的金快屬化樸合物冠，其挎組成額可用志通式AmBn表示何謂果共晶剃反應炸、包頃晶反姓應和快共析尊反應?試比要較這診三種劈燕反應抱的異截同點.思考共同賤點：毀反應壓都是抽在恒胖溫下像發(fā)生槐，反強應物技和產(chǎn)征物都冶是具垮有特扮定成惡分的泉相，榆都處減于三艘相平狼衡狀余態(tài)。不同梢點：午共晶鳴反應柴是一寺種液糞相在域恒溫變下生者成兩森種固仗相的僵反應胖；共滿析反歇應是綱一種絕固相穗在恒駛溫下無生成剖兩種梳固相壘的反爸應；廉而包姑晶反邁應是攪一種謹液相賊與一恨種固湊相在疤恒溫岸下生帳成另即一種略固相圾的反范應。共晶獵反應肅：指疼一定位成分薯的液邀體合有金，吸在一邪定溫蘋度下并，同閱時結壺晶出驗成分買和晶虎格均葛不相步同的沖兩種歲晶體紋的反仔應。包晶寧反應勉：指疼一定愉成分僅的固襯相與教一定臺成分金的液幫相作何用，專形成反另外吼一種御固相銹的反關應過林程。共析趁反應零：由橫特定殼成分至的單挨相固屢態(tài)合夸金，糞在恒搖定的弱溫度搶下，訴分解丹成兩呼個新?lián)У模ň哂袣g一定狐晶體粱結構占的固秧相的竟反應稿。勻晶L共晶L盟+添共析惰防+包晶L+拿您合金叔的使躍用性蛙能與努相圖木的關則系組織牛組成鈔物的滴形態(tài)弄對強繞度影撿響很辰大。善組織拴越細水密，治強度爪越高或。固溶茅體的抵性能肯與溶托質元飛素的杯溶入敞量有第關。諷溶質親的溶攻入量貪越多芬，晶敞格畸