1、引言： 1. 結(jié)晶過程也遵循成核和長大的規(guī)律。 2.合金結(jié)晶受溫度，化學(xué)成分和組員間的相互作用等因素的影響。合金相圖也稱平衡圖或者狀態(tài)圖。它是表示在平衡條件下，合金的狀態(tài)、成分和溫度之間關(guān)系圖。根據(jù)相圖可以了解在平衡狀態(tài)下不同合金在不同溫度下所存在的相，可以了解緩慢加熱和冷卻過程中的相變規(guī)律。在生產(chǎn)實(shí)踐中，相圖是分析合金組織及變化規(guī)律的重要工具，也是確定熱加工工藝的重要依據(jù)。,第四次課 合金相圖,Cu-Ni相圖的建立,a 配置合金溶液。,b 測定每種合金的冷卻曲線。,c 確定每個合金的相變點(diǎn)移入新坐標(biāo)。,熱分析法,時間,溫度,凝固開始,凝固終了,L,L+S,S,第二節(jié) 二元合金相圖 一、相圖的

2、建立,銅-鎳合金勻晶相圖,1083,1455,L,L+ ,純銅熔點(diǎn),純鎳熔點(diǎn),液相線,固相線,液相區(qū),固相區(qū),液固兩相區(qū),二、勻晶相圖 1、銅鎳合金相圖相區(qū)分析,相圖分析(點(diǎn)、線、區(qū)) 兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn) 兩線：L, S相線 三區(qū)：L, , L+。,2、合金的結(jié)晶過程,平衡結(jié)晶,形核和晶粒的長大 能量起伏 、結(jié)構(gòu)起伏、成分起伏,2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,固溶體合金在平衡結(jié)晶過程中，固相成分沿固相

3、線變化，液相成分沿液相線變化,3、杠桿定律及其應(yīng)用,設(shè)合金成分為，合金的總質(zhì)量為m，在T溫度時，固相成分，液相成分L，對應(yīng)的質(zhì)量 m ，mL,注意：杠桿定律只適用于兩相區(qū);三點(diǎn)要找準(zhǔn),例：求30%Ni合金在1280C時相的相對量,a,c,30,a1,b1,c1,1280 C,解：作成分線和溫度線如圖。,66,18,根據(jù)杠桿定律推論， Q/ Q= a1b1 /a1c1 =12/48=1/4,答：所求合金在1280 時相的相對質(zhì)量為1/4。,4、合金的不平衡結(jié)晶與樹枝狀偏析,由于冷卻速度較快，合金在結(jié)晶過程中，無論固相或液相中的原子都來不及充分?jǐn)U散，這種結(jié)晶過程稱為不平衡結(jié)晶。 由于各層之間的原子

4、來不及擴(kuò)散，這種成分不均勻現(xiàn)象可保持到結(jié)晶完畢，直至室溫，這種現(xiàn)象叫枝晶偏析或樹枝狀偏析。 由于一個枝晶形成一個晶粒，也叫晶內(nèi)偏析。,三、共晶相圖,共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時結(jié)晶出兩個一定成分固相的轉(zhuǎn)變。 共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。（液態(tài)無限互溶、固態(tài)有限互溶或完全不溶，且發(fā)生共晶反應(yīng)。) 共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（是兩相混合物） 。,三、共晶相圖,Pb,Sn,Sn%,T/C,液相線,L,固相線, + ,L + ,L + ,固溶線,固溶線,1）點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；共晶點(diǎn)（是 亞共晶、過共晶合金成分分界點(diǎn)）等。 2）線：液相線、固相線；溶解度曲線；共晶線等。 3）區(qū)：3個單相

5、區(qū)；3個兩相區(qū)；1個三相區(qū)。,1.相圖分析（相圖三要素）,共晶線,2.共晶轉(zhuǎn)變分析,Pb,Sn,T,C,L, + ,L + ,L + ,共晶反應(yīng)線 表示從M點(diǎn)到N點(diǎn)范圍的合金，在該溫度上都要發(fā)生不同程度上的共晶反應(yīng)。,M,N,共晶點(diǎn) 表示E點(diǎn)成分的合金冷卻到此溫度上發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。,E,LE M + N,共晶反應(yīng)要點(diǎn),共晶轉(zhuǎn)變在恒溫下進(jìn)行。 轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個不同的固相。 存在一個確定的共晶點(diǎn)。在該點(diǎn)凝固溫度最低。 成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。,Pb,Sn,T/C,L, + ,L + ,L + ,M,N,E,3 合金的平衡結(jié)晶及其組織 （以Pb-Sn相圖為例） （

6、1）WSn 2的合金 凝固過程（冷卻曲線、相變、組織示意圖)。,(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(2)X1合金結(jié)晶過程分析（ 2 WSn19 ）,M,N,f,g,X1,T,C,t,L,L,L,L+ ,冷卻曲線, + ,1,2,3,4,(3)X2合金結(jié)晶過程分析（共晶合金）,X2,T,C,t,L,(+ ),L,L,L(+ ) 共晶體,冷卻曲線,(+ ),(c)2003 Brooks/Cole, a

7、 division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(4) X3合金結(jié)晶過程分析（亞共晶合金）,X3,T,C,t,L,L+ ,(+ )+ + ,1,2,(+ )+ ,(c)2003 Brooks/Cole, a division

8、 of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,標(biāo)注了組織組成物的相圖,M,E,N,組織組成物與組織圖。 組織組成物：組成材料的中各個不同本質(zhì)和形態(tài)部分。 組織圖：用組織組成物填寫的相圖。 組織組成物相對量的計(jì)算：杠桿定律。,相圖與性能的關(guān)系,合金的使用性能與相圖的關(guān)系 固溶體中溶質(zhì)濃度 強(qiáng)度、硬度, 組織組成物的形態(tài)對強(qiáng)度影響很大。組織越細(xì)密，強(qiáng)度越高。,2. 合金的工藝性能與相圖的關(guān)系, 鑄造性能 液固相線距離愈小，結(jié)晶溫度范圍愈?。ㄈ缃咏簿С煞值暮辖穑瑒t流動性好，不易形成分散縮孔。, 鍛造、軋制性能 單相固溶體合金，變形抗力小，變形均勻，易開裂。,例：固溶體合金的相圖如圖所示，試根據(jù)相圖確定：,(a)成分