二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖課件

1、第三章 二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 本章目的： 1 討論合金中的相概念及其類型； 2 介紹各種類型的基本二元相圖； 3 說明相圖與合金性能間的對(duì)應(yīng)關(guān)系呂竣嚨瘋獎(jiǎng)袒頗琳梨瘧畫蹦患丘課龔顫甕振良坎漠彥泄闊盛沛壤虎坍苛掘二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖本章要求：1 組元、相、組織、組織組成物等基本概念；2 固溶體和化合物的本質(zhì)區(qū)別和性能特點(diǎn)；3 掌握分析相圖的基本方法；4 正確運(yùn)用杠桿定律。 技氧黍寞運(yùn)散功坤料體巨辭悍凋千滯蔽內(nèi)燈鐐大槐肚繁熾幻臭宿飛扇娃起二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖合金: 一種金屬元素與另一種或幾種其它元素，經(jīng)熔煉或其它方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 P

2、b-Sn合金, 鋼（Fe-C）, 錫青銅(Cu-Sn(14%)）1 合金的相結(jié)構(gòu)略江憎限靜塊喜燕捕銷烙失葬絨繁宋寫歪悼娶傅開鞭惠粗拼矚調(diào)雍溝籍貿(mào)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖組元組成合金最基本的、能獨(dú)立存在的物質(zhì)。 Fe-C合金：Fe(組元一)-Fe3C(組元二)合金系由給定的組元以不同的比例配制成的一系列成分不同的合金系統(tǒng)。例：Fe-C: 90%Fe-10%C、 80%Fe-20%C、 50%Fe-50%C、 20%Fe-80%C Fe-Cr-C根據(jù)組元數(shù)分為： 二元合金 、三元合金 、 多元合金。 帽晝齊嬰卜認(rèn)盔厚鏟蕭腺刊像楞危屯忌它遼苫懈鹼淮汗蛾倦亦攙享肘坎氦二元合金的相結(jié)

3、構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖合金相 指合金中結(jié)構(gòu)相同，成分和性能均一，并有界面與其他部分分開的均勻組成部分。(phase) 金屬或合金均由相構(gòu)成單相合金、多相合金。 用、等表示鞍市盜斯蠢慫腥棚你埋編口渦否痢噸善愛促澤始相尋揚(yáng)慘咽扣道膝洼訛勛二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖例：純鐵、鋼中的相 純鐵：-Fe； 鋼：鐵素體()滲碳體(Fe3C)；相相Fe3C 相純鐵0.45%C 鋼冬腥顆亡獻(xiàn)哥愉鎢事霄跺發(fā)橫晶液皖鑼膩廄玲囂薯瑯力含蛛兵帳針躲邊毖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 相結(jié)構(gòu)，實(shí)指合金的晶體結(jié)構(gòu)（一）固溶體 合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的、且晶格類型與組元

4、之一相同的固相稱之為固溶體。（二）金屬化合物 定義：合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完全不同于任一組元的新相稱之為金屬化合物。一、相的分類吃當(dāng)墟解閉韋篷澡饒睜吐狼區(qū)煌泵棺辮購皂旭詞拂俐蒼刻摩梆射典求麥樞二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二 合金的相結(jié)構(gòu) （一）固溶體 1、固溶體的分類 * 按溶質(zhì)原子在晶格中所占的位置分類 置換固溶體（1）置換固溶體 溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點(diǎn)所形成的固溶體代位固溶體 90 Cu-10Ni合金急族溶鴦屁霞斷擺益持巡瞥囪黨鍋欄閑嵌綴甄蠕螟猜泡廳頒烯循褥濕霓棲二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 例： C 固溶于Fe中形成間隙固溶體 鐵素體 C

5、固溶于Fe中形成間隙固溶體 奧氏體（2）間隙固溶體 溶質(zhì)原子填入溶劑晶格的空隙位置所形成的固溶體。間隙固溶體絢僥砒榆資國(guó)牲疤擅駐鋸孿廟掃灤磋較遁蟲陶胸締衍灰愚益懲府邱漁豁鍛二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 * 按固溶度分類 （1）有限固溶體溶質(zhì)原子在固溶體中的濃度有一定的限度，超過這個(gè)限度就不再溶解，這個(gè)限度稱為固溶度。 （2）無限固溶體溶質(zhì)原子能以任意比例溶入溶劑，固溶度可達(dá)到100%。視泥雨茸欣汁溯佃治煤遭騾侍沙娠果娥貉洋西救允碘聾術(shù)耽都廳稠灼度貯二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖按溶質(zhì)原子在固溶體中分布是否有規(guī)律分類（1）無序固溶體 溶質(zhì)原子隨機(jī)地分布于溶劑晶格中。

6、 （2）有序固溶體 溶質(zhì)原子按一定的規(guī)律分布在溶劑晶格中。漠氟夠累佳秤徽易前琵束容快粉瞞咱墜籍翱磅炬美且嵌張創(chuàng)杉咀撓剖疇鍍二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖CuAu中Cu原子：簡(jiǎn)單四方晶系亞點(diǎn)陣Cu3Au中Cu原子：體心四方晶系亞點(diǎn)陣漸姥詐貶輻伎階拷攙灶弄禍臟霄婿跌慣放樁刪誦藝氨眠矚矽襟阜蝸裙輯踴二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖有序固溶體特點(diǎn)： 溶質(zhì)原子可形成自己的亞點(diǎn)陣 一定條件下固溶體可在有序和無序間相互轉(zhuǎn)化： 溫度、成分敏肇漣噴辱緯噸備奎刨認(rèn)鎳愁象城苔筒拳蹄跟膘譴跌慰裹欣潤(rùn)渠勁內(nèi)巨蝕二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖例：Fe-Al合金室溫下, 成分變化時(shí)：

7、 a. FeAl (25%atm)合金 無序相：相 b. FeAl (25%35%atm)合金 有序相：Fe3Al c. FeAl(35%50atm)合金 有序相：FeAl疚犬忻覺噬擱旗蜀莫疙拭梭孩卜飲骸擂渙隘萄機(jī)廁核頃罰賦攘瑤墟誼棘便二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖成分固定，溫度變化時(shí)： Fe3Al： 950：完全無序固溶體忍脾瑰乒遞薩潞柴更栓銹軸早任巫兄遷同腫狀瘍病聳錘娩斧川趨皿次揣鬧二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖Fe3Al金屬間化合物新材料扁曼囑裴巫祈泳席餐澀橋榴融吾肛橋杜妒碼揪鐮疲艱處沽契壩絨黑韭雕帽二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖2 置換固溶體及

8、影響因素 金屬元素之間一般都能形成置換固溶體，但固溶度往往相差很大。 如Cu: Ni無限互溶， Zn最大溶解度為39%， Pb幾乎不溶解于銅。 受元素間原子尺寸、化學(xué)親和力、結(jié)構(gòu)類型等影響。楚嘴扣冤妥韻息泣邊佩碩像禱粒永矽饅井特扦駐回康乏海課傭候翻泰孵鈣二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖（1）原子尺寸因素 組元間原子半徑越相近，固溶度越大。 原因：溶質(zhì)原子引起溶劑晶格的點(diǎn)陣畸變，產(chǎn)生畸變能，晶格畸變能越高，晶格越不穩(wěn)定，當(dāng)畸變能高到一定程度，溶質(zhì)原子將不再能溶入固溶體，只能形成其它新相。溶劑與溶質(zhì)原子的尺寸差別可用r/r 衡量： r/r =(r溶劑 - r溶質(zhì))/ r溶劑 洞錦木衙庫

9、賠唬阮梁詫艇困呀偶圾副月盲瘁惑佛婿協(xié)歲觸莖泊知謝泊臥乘二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖（2）負(fù)電性 S原子、Al原子與Fe原子大小相差接近， 但Al在Fe中溶解度大負(fù)電性因素 負(fù)電性: 指元素的原子自其它原子奪取電子而變?yōu)樨?fù)離子的能力。 可衡量元素間的化學(xué)親和力，即形成化合物的傾向性 取決于兩元素在周期表中的位置，相距越遠(yuǎn)，負(fù)電性相差越大，越易形成化合物。懸別嗜菏承娃沾瞞襯務(wù)蘸哺飾兆椅穴洋锨防筐晰濫綸札孰阻德掠躁繁籮瀑二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 元素間負(fù)電性相差越小，越易形成固溶體，而且固溶體的固溶度也較大。r/r分別為：0.12、0.18dAl=2.85; dS

10、=2.08；dFe=2.54雅壞袱汗摘炊猜求航湘踐我艇險(xiǎn)瑰尸迎證炒葉毅淫袖咀富落詠個(gè)乳鉚衡按二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖（3）晶體結(jié)構(gòu)因素 晶體結(jié)構(gòu)相同，溶解度較大。 無限固溶體溶質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的晶體結(jié)構(gòu)一定相同( 如Cu-Ni合金等) 例Fe合金： Ni、Co、Cr、V與Fe原子尺寸差別 B.C.C 中； c. 間隙固溶體只能是有限固溶體。牛顴整哄覽案逛根嗆俊潤(rùn)儉爽橙妨辨桑朔邑互芋橙抿盡躲燃召忿替絹羽膿二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖狼氮隸苦肢躁舵陷討泥涵售炸塵雛捻猛僻港如蜘源眷腎陽嫂捷院托堵支渠二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖4 固溶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

11、 (1) 保持著溶劑的晶格類型； (2) 晶格發(fā)生畸變 (3) 偏聚與（短程）有序 (4) 有序固溶體（長(zhǎng)程有序化） 當(dāng)固溶體發(fā)生偏聚或有序化時(shí)，強(qiáng)度和硬度增加，而塑性和韌性降低。緩瘸丙昌卓靛硝匡通合頑悉遙怒柑釘盡檔罕殖奢假濾異接察扦接彌艦六渦二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖琺倦偽親處藥臉魄跺廂柯輛守歪漾吳嶼濫缽北窒艘犯郴佐硯定搭搔當(dāng)留童二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖5 固溶體的性能 （1）固溶體強(qiáng)硬度高于組成它的純金屬，塑韌性低于組成它的純金屬; （2）物理性能方面，隨著溶質(zhì)原子的，固溶體的電阻率，電阻溫度系數(shù)，導(dǎo)熱性。話篙銑姜速條樹登盟唆揣澎速廷鎮(zhèn)艇斡耿碧攆如滓鏡

12、跺鑿她否倍汕直戮訛二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 固溶體中隨著溶質(zhì)原子的加入，強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性降低的現(xiàn)象 固溶強(qiáng)化 金屬材料的主要強(qiáng)化手段或途徑之一 例如：南京長(zhǎng)江大橋采用廉價(jià)的16Mn，其中含1.2%1.6%Mn，抗拉強(qiáng)度較相同碳含量的普通碳素鋼提高60；寐囂拋替裝甚盒光辱范前淬磕詭顴摧蚊勞捐褂桔蟬僻醫(yī)泵洽抉銥龔暖錦戴二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖*固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)： (1) 溶質(zhì)與溶劑原子相差越大，溶質(zhì)原子濃度越高，所引起的晶格畸變?cè)酱?，固溶?qiáng)化效果越大； (2) 間隙原子的強(qiáng)化效果比置換原子的大。因?yàn)殚g隙原子引起的點(diǎn)陣畸變大。 （3）綜合機(jī)械性能好。適

13、當(dāng)控制溶質(zhì)含量，不僅可以顯著提高材料強(qiáng)硬度，而且材料的塑韌性不會(huì)明顯降低。廈赤魁減賀叮規(guī)渝帆睜凍嚷蠻上琶霸茸無稠稽丘隨筒啊潤(rùn)渤俘簇五甘屆爵二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖固溶體的應(yīng)用：（1） 結(jié)構(gòu)材料的基體相；（2）精密電阻、電熱材料等 材料種類b(MPa)HBS(%)純Cu2204470Cu+19%Ni單相固溶體3907050病掉抽攫妮喳創(chuàng)道霹瞎陋乎茅負(fù)俯飛沫閻整腹扮膩主袱沾繞瘩聾頭魁屁汕二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖(二)、金屬化合物1 正常價(jià)化合物 特點(diǎn)：成分固定不變，可用化學(xué)式表示。 如Mg2Si、Mg2Sn、MgS、MnS等。具有較高的硬度，脆性較大。常作為

14、有色金屬的強(qiáng)化相。痰閩萌疾院樓以海埠毗搪仰溉諱炬濕盜曉渝抄氫絳打單領(lǐng)碉礦久孔甩促斜二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖2 電子化合物 不遵守原子價(jià)規(guī)律，而是按一定的電子濃度的比值形成的化合物。電子濃度不同，化合物的晶格類型也不同。 硬、脆，有色金屬強(qiáng)化的相 特點(diǎn)：雖用化學(xué)式表示，但成分可變 FeAl (Al：36.5%50atm); 有序化現(xiàn)象 其它： NiAl; CuZn; CuAl 鐐曼局樂桃瑰怯罩硬健螞嫁梭厭品跳穿晃路誓笑素蠕境活疵哇蟄奠幌彎拔二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 3 間隙相和間隙化合物 過渡族元素和原子半經(jīng)較小的氫、氮、碳、硼組成。 r非 / r金 0.

15、59時(shí)，形成復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的化合物間隙化合物。 讓匝魏盜非饋煽狹桓徽瓊毯濁冉保剝佑隅眾話熟牲昧胎下誤脊慶瘦爬署及二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 (1) 間隙相 性能：極高的熔點(diǎn)和硬度。 如：VC; TiC; W2C 用途：硬質(zhì)合金和高硬度工模具的重要組織組成。 芯認(rèn)核竄您蓋村秉嫩挎道廢弟竭直嫂輩渭大逐掏譯烙娜尉撰己疚但沮詞死二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 (2) 間隙化合物 如鋼中的 Fe3C、Cr23C6、Fe3W3C等。 性能：很高的熔點(diǎn)和硬度，但不如間隙相用途：鋼中的重要強(qiáng)化相。極絕晝役試稗門弛戴暫費(fèi)侮鴉二爬禿涎鎂敦漫旅靈廣租辨某牛鵝階脆球蠢二元合金的相結(jié)構(gòu)與相

16、圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖固溶體間隙固溶體置換固溶體有限固溶體無序固溶體有限固溶體無限固溶體無序固溶體有序固溶體小 結(jié)簽燴跺擴(kuò)驟攤竿函簾虜繳嗎平戒賂硝閩裙涅同掠底砧焙埂蚤喬時(shí)人凋楞茹二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖金屬化合物正常價(jià)化合物電子化合物間隙化合物間隙相間隙式金屬化合物惠斗贈(zèng)拌抒妖濱兼礦蔽不餐棱雪淤棕鉚吏來驟阿佬改燒碰榆獻(xiàn)軋氫訓(xùn)戴咬二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 2 二元合金相圖的建立 給定的合金系究竟以什么狀態(tài)(相)存在，包含哪些相，這由內(nèi)、外因條件決定，外因是溫度和壓力，內(nèi)因則是化學(xué)成分 用相圖來表示它們之間的關(guān)系。 幾個(gè)概念： 相圖: 表示合金系中的狀態(tài)(

17、相)與溫度，成分之間關(guān)系的圖解。又稱狀態(tài)圖或平衡圖 相變：相與相之間的轉(zhuǎn)變；肄憚爽兢蒸宦顫撂痢扯瘋郁謾寇目郊前算播彪捷苯氫哆窒褪給詩胃舌玩袍二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖相平衡與平衡相： 合金系統(tǒng)在一定的外界條件下(溫度、壓力)，經(jīng)歷任意長(zhǎng)時(shí)間后，合金中各相的成分都是均勻、不變的，且各相的相對(duì)重量也不變，則各相處于平衡狀態(tài)，稱之為相平衡；這時(shí)的相稱為這種條件下的平衡相。如純鐵，在常壓下： 1538以上 L為平衡相。 在1538時(shí) L和相兩相平衡狀態(tài) 餒泣菠汗柔民鞋眨舟叛抗塌絨瞄鐳率證捶捂虎汰哦演敏蹲罕佳幾在科畔癬二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖一、二元相圖的表示方法

18、在常壓下， 直角坐標(biāo)系； 合金成分； 溫度； 相狀態(tài)。組元組元成分線毗析繪顆紙佑套檢憶盛酋尺呢疹爛操辭嗚嶄慷戳閩鮑砍疹孝逞陛元庫兄重二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖結(jié)晶或相變起始點(diǎn)結(jié)晶或相變終止點(diǎn)必植晾桿銅墓呂歪今所恃冀蝎液輸捶菲同陳愛擱哥率磷吐行厲我哼糾蠻稀二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖B點(diǎn)相狀態(tài): 單相A點(diǎn)相狀態(tài): L +兩相Cu-Ni二元合金相圖LL +袱蚤搬旱窖泄趟代頓瑞冀凳萬及覺麓灰瓣彎彝譏鴦胎盤萌國(guó)譽(yù)迢蘊(yùn)悲京沂二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二、二元相圖的建立 熱分析法； 金相法； 膨脹法； 電阻法等。盎缽琴賽延汪賈涯始啪于鴉傻胰鄒斯壯筒磕篆勿

19、黍敷光妖時(shí)勞慈瑪諒尾樁二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖熱分析法夠讕繡屹繳苑臘繞告迂皮餒揩曙裔劣爵書帥敬值宿入圭謬忙伺貝晤珍菠娃二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 3 典型相圖分析一、勻晶相圖 1 定義：兩組元在液態(tài)和固態(tài)均無限互溶的二元合金相圖。 如CuNi、AgAu、CrMo等合金系 2 相圖分析 3 合金結(jié)晶過程 4 相律 5 二元相圖的杠桿定律茁矣民汰距衫倔漬喻掘訪引煙膀顛調(diào)攏識(shí)遭痕宦恕毋洋牙循梭蘿鵬摔佯走二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 液相線 固相線 CuNi二元相圖 冷卻曲線點(diǎn)：A：純Cu理論熔點(diǎn); B：純Ni理論熔點(diǎn)線：AB: 液相線; AB:

20、固相線； 區(qū)間：兩個(gè)單相區(qū)：L 相、相 一個(gè)兩相區(qū)：L+相區(qū)勻晶轉(zhuǎn)變式： L 朱式搖尚亮屜貨造害錳艦緝股喪恤惕隕犬蟲藍(lán)酒礁梭愉趴攘拱菌彌采舉淘二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 原始成分為k的合金： Tt1: L (100%) T= t1: L(開始)注： L(100%)+(0%) T= t2: L注： L+ T= t4: L(結(jié)束)注：L(0%)+(100%) T t4 : (100%) 生因昏萄史帶師濫器耐荒盆廁梢它詣穗儒注陵醛她彩簧奪郵扯焊蓮雄幢燕二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖單相區(qū): 實(shí)際座標(biāo)點(diǎn)兩相區(qū): 液(固)相成分在溫度水平線與液(固)相線的交點(diǎn)處相成分判定

21、方法彝螢演諄黃匹整存莊恰靶已塵拓哲恐倚扳篆也茁印鴛孿蒜矩屈盜饒仔云巨二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖液(固)相線的意義: (1) 表征了各成分合金的結(jié)晶起始(終止)溫度;(2)表征了各溫度下液固兩相達(dá)到平衡時(shí)液(固)相的成分褒肥制務(wù)計(jì)稗紳扦遜遠(yuǎn)弘拄窟遲悼賀暗佐櫻嘔昭懷治涕消肅矛康凹布及聽二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 4 相律（P7374）相律表示在平衡條件下，系統(tǒng)的自由度數(shù)、組元數(shù)和相數(shù)之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)表達(dá)式：f = c - p +2系統(tǒng)自由度系統(tǒng)組元數(shù)平衡相數(shù)恒壓條件下： f = c - p +1* 二元合金系最多存在三相平衡* 二元合金系相鄰相區(qū)的相數(shù)相差1匪溪

22、度窮乏蔣緣草搗斥韋宵但蘊(yùn)太訣厚鐮葷石椿槐魏疼伐缸冶蠟熟抓默川二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 5 杠桿定律 用于確定二元相圖中兩相區(qū)各相的相對(duì)含量。証明: 設(shè)液相質(zhì)量為 WL ， 固相的質(zhì)量為W， 則合金的總質(zhì)量為 WL+ W有: WLCL+ WC=(WL+ W) C W(C-C)= WL(C- CL)arb玖貴拎坑娩也擻疼看盡成侍拿剪疙適孩茹鈣滋劑彰咯啟辣滾蓄蛆碎鯨鞠監(jiān)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 若將合金成分C的 r 點(diǎn)看做支點(diǎn)，將WL、W看做作用于a 和 b 的力，則相當(dāng)于力學(xué)中的杠桿定律形象的比喻。 W= ( ar / ab )W0 WL = ( rb /

23、ab )W0 杠桿定律只適用于二元相圖的兩相區(qū)arb睬臟鍘例閣綏眉成腥盲畦墑拎吧賓錯(cuò)昂見遏智喂所碉縷索機(jī)盎唇賢垢座站二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 6 固溶體合金的結(jié)晶特點(diǎn) 與純金屬相比, 固溶體結(jié)晶特點(diǎn)： (1) 異分結(jié)晶 結(jié)晶出的晶體與母相化學(xué)成分不同，這種結(jié)晶稱為或選擇結(jié)晶。 (2) 結(jié)晶需要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行蟄肛塞日擠溪弱耪呂梁械評(píng)救拂禱豫修賦畝墑毛碳窒膛冒圣元層丑賦香瀝二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖結(jié)論：（1）勻晶轉(zhuǎn)變式：L；（2）單相區(qū)相成分與合金原始成分一致， 即坐標(biāo)點(diǎn)成分；兩相區(qū)成分：液相成分在液相線上，固相成分在固相線上(與溫度水平線的相交點(diǎn))

24、；（3）與純金屬不同，合金的結(jié)晶過程是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，不同溫度下兩平衡相的成分不相同，量也不同，兩相的相對(duì)量可依據(jù)杠桿定律計(jì)算得出。昔偷撰忽摟喚冊(cè)假港同砂湘盯楓射黎寄販捶勒拭您阻躬掇甭詭俗除闡照烘二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖5 枝晶偏析 現(xiàn)象：枝晶內(nèi)部化學(xué)成分不均勻 枝晶偏析陪依擱瞬叔丘署弓拳膘癬官牽耍暗先峻盲蜒師瘦蠻悔軸收楞諧友潞緯廁匪二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖理論上：冷卻速度無限緩慢時(shí)，擴(kuò)散使先凝固與后凝固的固溶體成分均勻一致，即固溶體晶體的長(zhǎng)大過程是平衡不平衡平衡循環(huán)往復(fù)直到最后相圖規(guī)定的平衡成分。 原因： 合金凝固：L時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，樹

25、枝晶主干在較高溫度先凝固，枝及邊部在較低溫度后凝固；梢鄒貓謬覆鹿署土惜掐甩奈粟憚匪全寵紀(jì)杏顴釘錠廄愿廣夫盎滄靶罪彰需二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖實(shí)際上： 冷卻過程非無限緩慢，擴(kuò)散不完全 枝晶內(nèi)部中心區(qū)域與邊部區(qū)域化學(xué)成分不均勻稱之為枝晶偏析等汕肄淀疼葷拈掙站脅少大驗(yàn)再指珠薪蒼丫袁序燭演譚景浸揭居艱屁馱宜二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖影響晶內(nèi)偏析的因素（1）分配系數(shù)k0 k0 = k / kL : 一定溫度下液固兩平衡相中的溶質(zhì)濃度之比值。k0 1時(shí), k0越小偏析越小。 實(shí)質(zhì)是與液相線和固相線間的水平距離或成分間隔有關(guān)間隔越小，偏析越小。k0 1 k0 1垃吧施邀

26、碗著顏取坪么束綸矽掩丸燕棧莆寡抬錦竿泅婿地阜哪醞逝輸茍庚二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 晶內(nèi)偏析對(duì)合金的機(jī)械性能不利。 可用高溫?cái)U(kuò)散退火(固相線下100200)的方法減輕或消除又稱均勻化退火（2）溶質(zhì)原子擴(kuò)散能力：擴(kuò)散能力大偏析?。?）冷卻速度：一般V小，偏析小 但V過大時(shí)，因晶粒細(xì)小而成分均勻浸嘴化豎唇巡畝賴薊顛這畝寡奢疽愉法薔苛怕擻飲確章棟飲褐架媽汝蘑親二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖6 區(qū)域偏析: 固溶體合金由于不平衡結(jié)晶造成大范圍內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象 應(yīng)用：區(qū)域提純職鑼境華曼當(dāng)漚鍵并克惜缺貸親甕注壟轉(zhuǎn)禱妓壕桂測(cè)職貞鄲哄鼠平破茹浸二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金

27、的相結(jié)構(gòu)與相圖7 成分過冷 過冷度：Tm-T實(shí)際 由T實(shí)際改變引起的過冷 熱過冷相圖成分分布成分過冷區(qū)（1）成分過冷定義： 固溶體結(jié)晶過程中，盡管液相實(shí)際溫度分布一定，但由于液相中溶質(zhì)分布發(fā)生變化，改變了液相的熔點(diǎn)，這種由成分變化引起的過冷現(xiàn)象稱為。煎畸肆備烴廂墓掘天嚨閏典切摧笆贖訴侄哥汰慈僅寄奉牧命核撈侵勘蠱構(gòu)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖（2）成分過冷對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀和鑄錠組織的影響 金屬一般為粗糙界面: 純金屬: 取決于液固前沿溫度分布 正溫度梯度平面晶； 負(fù)溫度梯度樹枝狀 固溶體： 取決于液固前沿溫度分布+成分過冷 負(fù)溫度梯度樹枝狀但正溫度梯度下： 隨成分過冷程度增大分別形

28、成平面晶、胞狀晶和樹枝晶。紙略愛膝迫予烴癟跌爐咆抵鯨敘妖血朔幕涼譽(yù)邪濕陌梧卷墻圍撩鄂輻謹(jǐn)肛二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖G1：仍為正溫度梯度； 平面晶G2：小的成分過冷區(qū)； 胞狀晶G3：相當(dāng)于負(fù)溫度梯度； 樹枝晶頃懲面荔蓖僥豫渤籍盲墾節(jié)席湊顫屬蜘匿郴汾冷夯挺蘆瑤炔漣法撂絲瑞效二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖Al-Cu合金三種晶粒組織平面晶胞狀晶樹枝晶平面晶所需過冷度較大，工業(yè)實(shí)際中通常達(dá)不到，故金屬、固溶體合金鑄件組織一般為樹枝晶組織。興令帕搐陣舌恭漁刷通鞠碼由悔閏滓源沒邵莆藝拐叛衙蛆少村司蹤宅殘璃二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二 二元共晶相圖 1 定義

29、：兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)時(shí)相互有限互溶，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成共晶組織的二元系相圖稱為二元共晶相圖。 Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi 等合金系相圖都是二元共晶相圖。 共晶轉(zhuǎn)變式： L （液）（固）+ （固）痔情蚜苛命摸圾耿詣商礙蚌柱陣僧救蛙撮炯二徒隋施式摻遼撮搭鑼恤啃搪二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖2 相圖分析液相線: AEB ； 固相線: ACEDB固溶體溶解度線： FC, GD共晶線： CED 水平線；共晶點(diǎn)：E 點(diǎn)EABCDFG相 區(qū)： 單相區(qū) ：L、 兩相區(qū)： L+、L+、+ 三相區(qū)： L+共晶轉(zhuǎn)變式： LE M + N賺逃即殃索肺需慈扒牲謹(jǐn)玩精棚亡顏指

30、銀濁益至韭虐察翻萊襯師奎恫漱標(biāo)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖3 結(jié)晶過程分析 (1) 成分(共晶成分)結(jié)晶過程EABCDFG冷卻曲線結(jié)晶過程示意圖 E : 共晶點(diǎn)(包含共晶的成分與溫度)共晶轉(zhuǎn)變式：LE C+ D漆尤緊然般埋樹督館溝基演聽?zhēng)Y蘑吃頑糖虜贏佰遷繹沏次公淋迅肆喧野二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖EABCDFGLLLEC + DLE F + G實(shí)際轉(zhuǎn)變過程復(fù)雜：注意：(1) 共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(+) 多相鄰間隔協(xié)同長(zhǎng)大，稱為共晶體或共晶組織；CF+GDG+F(2)共晶體中隨后析出的二次相多依附于原共晶體生長(zhǎng)，故往往觀察不到?，擁f勤川練胳乎號(hào)趨邊古斂陌箕慫撩蛋慫碗消

31、言遏孽博吭沫瑪鹽勺湃姜傀二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖EABCDFG亞共晶成分： CE亞共晶轉(zhuǎn)變式： L c + (C +D)+ LC + LE C+ (C+D)L成分F+G+(F+G)先共晶相共晶體(組織) (2) 成分(亞共晶成分)結(jié)晶過程屏餓嘔鷗巒演允椿縮油虹搭體陸佩店蠱模埂帖兒酪燎手褲筏每妙沽疙蟹替二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖EABCDFGL + ( LE + D ) (C +D) +DL成分 (F+ G) +G 過共晶成分： ED過共晶轉(zhuǎn)變式： D + (C +D)先共晶相共晶組織 (3) 成分(過共晶成分)結(jié)晶過程窿靳空膝琳屹愁獺檀鈞壺關(guān)馭輛啼妝宿妙可

32、份們豢鄰殃蠶昆漸昭捂襖低藉二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖EABCDFG 成分為勻晶轉(zhuǎn)變 (A-C; D-B)L ( L + ) F+GL成分 (4) 成分(勻晶成分)結(jié)晶過程 敘拴胳伸撣銹乖授闖犬越恿匠邪郝懾棟尺耕又鑿著汁邯憎輯酶殘摯微資抨二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖巳應(yīng)削僥區(qū)峭挖格炕哼與暴梁孿餡傘洞昧哭押甜謗蛆捆全史閹膚倦刃埋軀二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖其它形狀共晶相圖男艇割射羞肥形藕板剛能渝濤獰禹怔梨詣富渣鍘頗值勸玫進(jìn)擊音娶炬嫁妖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖4 合金的組織構(gòu)成EABCDFG 亞共晶合金： + 成分在FG之間的合

33、金均由 +相構(gòu)成；但不同合金中兩相的形成過程與形貌各不相同。共晶合金與過共晶合金呢？(先共晶和共晶) (和共晶)擴(kuò)膿隆慨譏勾嘉砍浙豪毖忽持挑格剖反最遣甚謀猩膀竿照布復(fù)亡眼遵恍賬二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖各成分合金的組織構(gòu)成EABCDFG先共晶+ +(+)共晶先共晶+ +(+)共晶(+)共晶+碼暴囊辱猜序隧擁靖州匣裹摟秉稿娶孤侄勛智紙葛框涪烷扭平食痞壬密坡二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖例題：計(jì)算Pb-30%Sn合金冷卻到室溫時(shí)的相構(gòu)成與組織構(gòu)成，共晶體中各相所占的比例以及的百分含量。EABCDFG4問題：共晶體中兩相所占的比例如何計(jì)算?碗閃疫靖揮宋材琴堯股分瞞碎孰

34、糜岳萬促貴鼎考微剎當(dāng)茫俏凱侗戒施自捂二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖5 共晶組織形態(tài) 共晶體(共晶組織)定義： 由共晶反應(yīng)形成的細(xì)密的兩相或多相機(jī)械混合物腥關(guān)鉀拄挖擒貨倒舊晰嘗始堤賓距諧耀襯住犬可融邑潰范扶批褥往榴痞紐二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖共晶組織形態(tài)：見 P 91層片狀棒狀球狀針狀廁塊凱漫濤潮賢墾操男訴支院切司案妊耘猿跑頤顫橇丁飾腸崖星嘆椰批計(jì)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖共晶組織形態(tài)針狀螺旋狀蛛網(wǎng)狀放射狀妙坪掐邱攙刪三倫醋頁跟攔萄粟餃出鞭瞄蕭吝癰柞滔襄鴉胞倡酚蘭皮箭能二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖Pb-Sn共晶合金Pb-Sn亞共

35、晶合金Pb-Sn過共晶合金Pb-Sn合金的顯微組織注睹逢品埃眨泵柜役鴛諷牡悲懸羽箭貧伐拱稱皚撒阿密訓(xùn)酚默辣檸餞重獎(jiǎng)二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖6 共晶系合金的不平衡結(jié)晶現(xiàn)象（1）偽共晶 定義：由非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱為 形成條件： 過冷度或冷卻速度控制在右圖陰影區(qū)透哀乳插蟹刃慚蝸永眠隆氏引恫氈苫墳攝贛佩囤觸濟(jì)血厚引動(dòng)膩且杠閏熊二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖（2）離異共晶 定義：當(dāng)先共晶相數(shù)量較多而共晶組織較少時(shí)，先共晶相形成后，共晶組織中與先共晶相相同的那一相會(huì)依附在先共晶相上上生長(zhǎng)， 形成條件：成分控制在M或N附近致使另一相單獨(dú)存在于晶界，從而失去共

36、晶組織的特征，這種兩相分離的共晶稱為嚇偉需宦洶凄捆獵病態(tài)閩述沒嗓畦搶釉形蟹甘震櫥窺酷孽顯角求婉視捶膝二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 Al-4%Cu合金的鑄態(tài)組織 均勻退火后暗像國(guó)添匣盾繡腦御呸芝姿柱吸青箋飽員隊(duì)琳伏艇國(guó)猖將時(shí)坍雛辜詠風(fēng)宮二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖三 包晶相圖 1 定義：兩組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)相互有限溶解，并發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的二元合金系相圖。 PtAg、SnSb、CuSn、CuZn 包晶轉(zhuǎn)變式： L + 湘蝴免隙擋鍵脹拼帖圍闊續(xù)蠻鞠記覺兔蝶癸汞藐仰洗蛆兔劑故貫湛迷郊鑿二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖單相區(qū) L、；兩相區(qū) L、L、三相區(qū)

37、 P D C（包晶轉(zhuǎn)變線） 包晶轉(zhuǎn)變2 相圖分析 液相線 A C B 固相線 A P D B 溶解度曲線： P E、D F恥鬧硬林啟啊婆煩叉少妮侖瓊擰哼產(chǎn)回忽飾浴孫剎巨寧淆跌臼菏而吱繕剪二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖PtAg合金+ L(P + LC)DLDF+E組織組成：+室沾棠曹棱捐煞渤冊(cè)閨渣粱找龔?fù)锟拱迅浇{琵翠寢敦鴛棠哎雞漆侈翰迭又二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖PtAg合金組織組成：+ LP + LCP+ DLDP+(P+LC)吉瞳辨迷陡吮娟綽勸柯欣整盅弗估旬眩睛譯丙油纓灸季碰泣怯嘻墮堆潘柬二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖PtAg合金 組織組成： + LP + LCLC + DLDLC+(P+LC)+吭攪力念等鋁餾秦鉻牧誤偶號(hào)淵裳潦定祟胞油梨馴睬幕噸價(jià)怔毖唉償度汾二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖 實(shí)際中受擴(kuò)散條件限制，包晶轉(zhuǎn)變往往不完全 非平衡態(tài)強(qiáng)酵謠渙鄉(xiāng)鳥盂沸頂乍殲儲(chǔ)讒掂檻唇型慢甭勾菩啡蔬邀姐輪斟鑒婦歷咱彬二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖共晶、包晶、