二元?jiǎng)蚓鄨D（V18版）

3-2二元?jiǎng)蚓鄨D3-2Binaryisomorphousphasediagram

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram二元?jiǎng)蚓鄨D勻晶相圖：二組元在液態(tài)時(shí)完全互相溶解，在固態(tài)時(shí)也能互相溶解，并形成無(wú)限固溶體的合金系，其相圖稱為勻晶相圖。勻晶轉(zhuǎn)變：兩組元在液態(tài)與固態(tài)均無(wú)限互溶，直接由液相結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程，稱為勻晶轉(zhuǎn)變。具有這類相圖的合金系主要有：Cu-Ni、Fe-Ni、Fe-Cr、Cu-Au、Mg-Cd和W-Mo等。

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33-2Binaryisomorphousphasediagram一、勻晶相圖分析點(diǎn)：A,B；線：液相線，固相線；區(qū)：L，L+α，α

Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram二、固溶體的平衡結(jié)晶及組織以Ⅰ點(diǎn)成分的Cu-Ni合金為例分析結(jié)晶過(guò)程。勻晶轉(zhuǎn)變的平衡過(guò)程：L→L+α→α液相→液、固共存→固相在液、固共存區(qū)，液相和固相的成分是變化的，生成的固相成分沿固相線變化，剩余的液相成分沿液相線變化。

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53-2Binaryisomorphousphasediagram二、固溶體的平衡結(jié)晶及組織以Ⅰ點(diǎn)成分的Cu-Ni合金為例分析結(jié)晶過(guò)程。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram三、固溶體的結(jié)晶過(guò)程（勻晶轉(zhuǎn)變）與純金屬結(jié)晶相比：1.異分結(jié)晶：指固溶體結(jié)晶時(shí)，結(jié)晶出來(lái)的固相與母相化學(xué)成分不同。需要一定的成分起伏。2.結(jié)晶速度比純金屬低。固溶體的結(jié)晶是在一定的溫度范圍內(nèi)完成的，其中每一個(gè)溫度下，只能結(jié)晶出一定數(shù)量的固相。3.在勻晶相圖的兩相區(qū)，溫度一定時(shí)，兩相的成分確定，兩相的重量比也一定。4.先結(jié)晶的固溶體與后結(jié)晶的固溶體成分不同，平衡結(jié)晶條件下，可通過(guò)原子擴(kuò)散，最終獲得成分一致的單相固溶體。5.固溶體結(jié)晶包括形核和長(zhǎng)大過(guò)程，且趨向于樹(shù)枝狀長(zhǎng)大。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram四、杠桿定律-平衡相的定量法則對(duì)具體合金來(lái)說(shuō)，相的成分固然重要，但是相的相對(duì)量有時(shí)更重要，杠桿定律正是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。在二元合金系中，相的定量主要在于二相區(qū)，三相區(qū)因?yàn)樵谌嗑€上，三個(gè)相可以任何比例相平衡。二元系二相平衡時(shí)，相的成分是確定的，但相的相對(duì)量卻是可以任意變化的，只有當(dāng)合金的成分同時(shí)也確定時(shí)，相的相對(duì)量才會(huì)隨之而定，才能利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。

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83-2Binaryisomorphousphasediagram五、杠桿定律

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram杠桿定律：杠桿的兩個(gè)端點(diǎn)為給定溫度時(shí)兩相的成分點(diǎn)，而支點(diǎn)為合金的成分點(diǎn)。注意：杠桿定律只能在平衡狀態(tài)下的兩相區(qū)使用。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram平衡結(jié)晶：是指合金在極緩慢冷卻條件下進(jìn)行的結(jié)晶過(guò)程。（理想條件下）在平衡結(jié)晶條件下得到的組織稱為平衡組織。但在實(shí)際生產(chǎn)條件下，合金在凝固過(guò)程中冷卻速度比較快，而原子在固態(tài)金屬中的擴(kuò)散比較慢，擴(kuò)散來(lái)不及充分進(jìn)行，致使在每一溫度下結(jié)晶出來(lái)的固溶體，其平均成分都偏離固相線所示的平衡成分。這種偏離平衡條件下的結(jié)晶，稱為不平衡結(jié)晶。不平衡結(jié)晶得到的組織稱為不平衡組織。

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113-2Binaryisomorphousphasediagram虛線表示冷卻速度較快時(shí)液、固相的平均成分線。不平衡結(jié)晶過(guò)程各相：a)成分變化，b)組織變化

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123-2Binaryisomorphousphasediagram虛線表示冷卻速度較快時(shí)液、固相的平均成分線。結(jié)晶速度較快，而原子擴(kuò)散速度慢；結(jié)晶后，固相平衡成分，偏離平衡成分。

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133-2Binaryisomorphousphasediagram實(shí)際金屬的結(jié)晶主要以樹(shù)枝狀長(zhǎng)大：這是由于當(dāng)冷卻速度較大，特別是存在有雜質(zhì)時(shí)，晶體與液體界面的溫度會(huì)高于近處液體的溫度，形成負(fù)溫度梯度，且晶核棱角處的散熱條件好，生長(zhǎng)快，會(huì)先形成一次晶軸，然后一次晶軸又會(huì)產(chǎn)生二次晶軸，直至枝晶間最后被填充。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram固溶體的結(jié)晶是以樹(shù)枝狀方式長(zhǎng)大的。一個(gè)晶粒中先結(jié)晶的樹(shù)枝晶枝含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶的樹(shù)枝枝晶含低熔點(diǎn)組元較多，結(jié)果造成在一個(gè)晶粒內(nèi)，化學(xué)成分的分布不均的現(xiàn)象，稱為枝晶偏析。成分不均勻：顯微偏析，晶間偏析，晶內(nèi)偏析。組織不均勻性能不均勻

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram偏析-Segregation這種成分不均勻的現(xiàn)象，總稱為顯微偏析。其中對(duì)于不同晶粒間的化學(xué)成分不均勻，稱為晶間偏析。對(duì)于在一個(gè)晶粒內(nèi)部或一個(gè)枝晶的枝干和枝晶間的不同部位間化學(xué)成分不均勻，則稱為晶內(nèi)偏析-IntracrystallineSegregation.晶內(nèi)偏析是樹(shù)枝狀分布的，由稱為枝晶偏析-DendriteSegregation.

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram影響晶內(nèi)偏析程度的因素主要有：a.冷卻條件：冷卻速度越大，實(shí)際結(jié)晶溫度越低，原子擴(kuò)散能力越小，偏析程度越嚴(yán)重，得到固溶體枝晶越細(xì)小。如果冷卻速度極大，致使偏析來(lái)不及發(fā)生，反而能得到成分均勻組織；b.原子擴(kuò)散能力：原子在固溶體中擴(kuò)散能力越大，偏析程度就越??；c.相圖形狀：相圖中液相線和固相線距離越大，即結(jié)晶的溫度間隔越大，則偏析越嚴(yán)重。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram晶內(nèi)偏析的危害：a.引起塑性和韌性的下降；b.易引起晶內(nèi)腐蝕；c.給金屬熱加工帶來(lái)困難。消除偏析方法：進(jìn)行擴(kuò)散退火或均勻化退火，一般是將工件加熱到低于固相線100-200℃的溫度下，進(jìn)行保溫，使偏析元素充分進(jìn)行擴(kuò)散，以達(dá)到均勻成分。

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183-2Binaryisomorphousphasediagram

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193-2Binaryisomorphousphasediagram固溶體合金的性能和相圖的關(guān)系1.合金的力學(xué)性能和相圖間的關(guān)系固溶體合金的強(qiáng)度和硬度一般都高于純組元。這是由于發(fā)生了固溶強(qiáng)化，從而使強(qiáng)度和硬度提高，塑性稍有降低。

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Metallgraphy3-2Binaryisomorphousphasediagram固溶體合金的性能和相圖的關(guān)系1.合金的力學(xué)性能和相圖間的關(guān)系Cu-Ni合金的成分與強(qiáng)度、塑性的關(guān)系成分與硬度的關(guān)系

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213-2Binaryisomorphousphasediagram2.合金鑄造性能和相圖的關(guān)系鑄造性能主要是指合金的流動(dòng)性、偏析、縮孔和熱裂。固相線和液相線之間距離越大，固溶體合金的結(jié)晶溫度間隔越大，鑄造性能越差：流動(dòng)性越低；（枝晶發(fā)達(dá)，阻礙流動(dòng)）易于形成分散縮孔；易于偏析；易于發(fā)生熱裂。（不均勻凝固收縮）

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223-2Binaryisomorphousphasediagram2.合金鑄造性能和相圖的關(guān)系鑄造：共晶合金，流動(dòng)性好，縮孔集中，偏析小。

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233-2Binaryisomorphousphasediagram3.合金的物理性能和相圖的關(guān)系固溶體合金和純金屬相比，隨著溶劑中溶質(zhì)組元含量的增加，晶格扭曲增大，增加了自由電子運(yùn)動(dòng)的阻力，所以合金的電阻率增加，熱導(dǎo)率降低。固溶體不但具有很高的電阻率，而且?guī)缀醪浑S溫度升高而變化，所以固溶體合金是制造加熱元