二元相圖的基本類型課件

2.2二元相圖的基本類型一、相圖的建立定義：平衡狀態(tài)下，不同成分的合金，在不同溫度下，合金的狀態(tài)、顯微組織形成規(guī)律的圖形。建立：實驗法或理論計算法圖2－8熱分析法建立Cu－Ni相圖Cu－Ni合金相圖的建立100%14520%1083WNi=30%a’a70%c’cLα305070a)冷卻曲線時間溫度/℃CuNiWNi%b)相圖50%bb’a’abb’cc’14521083二、勻晶相圖兩組元在液態(tài)和固態(tài)下均可以以任意比例相互溶解，在固態(tài)下形成無限固溶體的合金相圖。如Cu-Ni、Au-Ag、Fe-Cr、W-Mo等1、相圖分析（Cu-Ni）A——純銅的熔點，1083℃；Lαt3l3α3l2α2t2t1α1l1t4l4α4L+α14’溫度→WNi%→CuNiABB——純鎳的熔點，1452℃；A1B——液相線；A4’B——固相線；α——Ni溶入Cu形成的置換固溶體。AB1AB4’AB2、冷卻過程LαL+α溫度→WNi%→CuNiAB4’4’11Kk0LLαα時間→LαLα0kL→α+L→αα——成分沿B4’A變化，先析出含Ni%多；L——成分沿B1A變化，后析出含Ni%少。3、杠桿定律及其應用合金成分x，溫度tx溫度→WNi%→CuNiABxLxαtxabcxⅠQLQαLαL+αxL——液相成分xα——固相成分QL——液相重量Qα——固相重量杠桿定律假設(shè)合金的相對總重量為1

QL+Qα=1Ni含量QL·xL+Qα·xα=x·1解之：即：xLxαtxabcxⅠQLQα4、枝晶偏析實際金屬結(jié)晶過程中，由于冷卻速度快，先后結(jié)晶出來的固溶體成分不同，擴散來不及進行，使得晶粒內(nèi)部化學成分不均勻的現(xiàn)象。危害：材料的力學性能↓，加工工藝性↓，耐蝕性↓。措施：擴散退火（均勻化退火）三、共晶相圖兩組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)時有限互溶并發(fā)生共晶反應（轉(zhuǎn)變），形成共晶組織的二元相圖。Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu等1、相圖分析1）共晶相圖的形成可以抽象的看做是兩個勻晶相圖疊加的結(jié)果。共晶相圖的形成LαβLαβα+ββLαα+βENMLENMA溫度/℃tEBa)L→α勻晶轉(zhuǎn)變ABb)L→β勻晶轉(zhuǎn)變AB溫度/℃tEc)為a)、b)重疊ABd)共晶相圖2）相區(qū)與基本相（Pb-Sn為例）相圖分析.1GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9α＋βL+αL+βLαβPbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃單相區(qū)：L、α、β兩相區(qū)：L+αL+βα+β相圖分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶體；β相，Pb溶入Sn形成的固溶體。共晶反應：一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶出成分各自固定的兩個新固相的轉(zhuǎn)變過程。相圖分析.33）特性線與特性點A——327.5℃，純Pb的熔點；B——231.9℃；純Sn的熔點；E——共晶點，WSn=61.9%。相圖分析.4AEB——液相線；AMENB——固相線；MEN——共晶線；成分＞M點合金，在此溫度線，均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。MF——Sn在Pb中的溶解度曲線；NG——Pb在Sn中的溶解度曲線。2、典型合金的平衡結(jié)晶過程1）WSn＜E點L+αLαGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃α＋βⅡⅠ1234WSn＜19％的合金室溫組織：α＋βⅡ二次析出反應：從單一固溶體相中析出單一新固相的反應。βⅡ的計算：βⅡ=F4/FG×100％結(jié)晶過程：勻晶反應＋二次析出反應2）共晶合金（WSn=61.9％）α＋βGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃ⅡL+αLαα+βⅡ共晶合金.1共晶組織：αM＋βN是α與β相成層片狀交替分布的細密機械混合物。相對質(zhì)量：WαM=EN/MN×100%WβN=ME/MN×100%室溫組織：α＋β（αⅡ、βⅡ省略不計）結(jié)晶過程：共晶反應＋二次析出反應3）亞共晶合金（WSn=19％~61.9%）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃Ⅲ12α＋βⅡ＋(α＋β)α＋βL+αLαα+βⅡ亞共晶合金.1自1點開始，α相成分沿AM線向M點變化，L相成分沿AE線向E點變化。室溫組織：α+βⅡ+(α+β)結(jié)晶過程：勻晶反應＋共晶反應＋二次析出反應4）過共晶合金（WSn=61.9%~97.5％）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃Ⅳ12β+αⅡ+(α+β)L+βα＋βL+αLαα+βⅡ+(α+β)α+βⅡ過共晶合金.1自1點開始，β相成分沿BN線向N點變化，L相成分沿BE線向E點變化。室溫組織：β+αⅡ+(α+β)結(jié)晶過程：勻晶反應＋共晶反應＋二次析出反應3、相圖相（組織）組分填寫α＋βL+βL+αLαβA327.5B231.9GFMEN1961.997.5183PbSn102030405060708090WSi/%100200300400溫度/℃α+βⅡL+βL+αLαβα+βⅡ+(α+β)β+αⅡ+(α+β)β+αⅡα+βLAδFeFeC兩組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)時有限互溶并發(fā)生包晶反應（轉(zhuǎn)變）。四、包晶相圖LL+δδAL+Aδ+AABCEHNJ15001400溫度/℃Fe0.10.20.30.40.50.6WC/%1ⅠLB+δH→AJLδ七、相圖與性能的關(guān)系1、使用性能與相圖的關(guān)系A(chǔ)B強度、硬度AB導電率AB強度、硬度AB導電率AB溫度b）共晶相圖AB溫度a）勻晶相圖圖2－17合金性能與相圖的關(guān)系⑴、鑄造性能與相圖的關(guān)系2、合金的工藝性能

與相圖的關(guān)系A(chǔ)B溫度a）勻晶相圖圖2－18合金鑄造性能與相圖的關(guān)系A(chǔ)B流動性分散AB縮孔性質(zhì)集中b）共晶相圖AB溫