第二節(jié) 二元兩相合金

第二節(jié)二元兩相合金第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、相與組織相組織在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。氣相、液相、固相。鐵碳合金中的

相、

相、

相等。合金的相組成及相的數(shù)量、形態(tài)、大小、分布特征。組織可以由一種相組成，也可由多種相組成。亞共晶組織、共晶組織過共晶組織。鐵碳合金中的珠光體P、鐵素體F、奧氏體A等。X射線衍射分析金相顯微鏡、電鏡等概念例子檢測第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月45鋼的平衡組織

按相組成為：

Fe3C

按組織組成為：

F+P珠光體P（

+Fe3C）鐵素體F()第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、共晶相圖的一般特征LLL+

+A+BL+BL+AABB%TL+

ABB%T

L→(A+B)L→(

+

)第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月PbSnSn%T/CL

+

L

+

AEBMNFG327.5231.9液相線固相線

固溶線

固溶線共晶點(diǎn)共晶線1961.997.5L

+

4、相圖分析（以Pb-Sn相圖為例）L61.9(19

97.5)共晶反應(yīng)：第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶轉(zhuǎn)變特征：成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。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(gè)不同的固相。存在一個(gè)確定的共晶點(diǎn)。在該點(diǎn)凝固溫度最低。第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、共晶合金平衡結(jié)晶過程及室溫平衡組織1、共晶合金平衡結(jié)晶過程PbWSn(%)T/℃L

183327.5A19MFL+

+61.9E

ⅠLt1t1'L(+)(+)(+)t/sT/℃共晶合金結(jié)晶過程分析LL()()第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概括起來，共晶合金平衡結(jié)晶過程為：共晶溫度以上：共晶溫度：共晶溫度以下：室溫組織：液態(tài)L61.9共晶轉(zhuǎn)變

L61.9

(

19

97.5)二次結(jié)晶

Ⅱ，

Ⅱ（

+）共晶[由于Ⅱ和Ⅱ常與共晶和相連，顯微鏡下很難分辨，室溫組織為：（+）共晶]第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、共晶合金室溫平衡組織特征共晶組織的基本特征是兩相均勻并交替分布，根據(jù)合金組元的不同，共晶組織的形態(tài)各異，有層片狀、棒狀、球狀、針狀、螺旋狀等。第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（Pb-Sn）共晶組織（層片狀）第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（Al-Si）共晶組織（針狀）第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶組織（棒狀）第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶組織（點(diǎn)狀Cu-Cu2O）第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（Zn-MgZn）共晶組織（螺旋狀）第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶組織（蛛網(wǎng)狀）第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（Cu-P）共晶組織（放射狀）第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、亞共晶和過共晶合金平衡結(jié)晶過程

及室溫組織亞共晶合金：以Pb-Sn相圖為例，成分在M、E之間的Pb-Sn合金。PbSnWSn(%)TMENBAGF過共晶合金:

成分在E、N之間的Pb-Sn合金。第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

ⅡLL

亞共晶合金平衡結(jié)晶過程分析L

(+)(+)+Ⅱt1t2t1t2t2'10203040506070100200300

PbWSn(%)T/℃L

183327.5A19ML+

+61.9E

(+)t/sT/℃LLαL()α

Ⅱ第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概括起來，亞共晶合金平衡結(jié)晶過程為：t1溫度以上：t1~t2溫度：t2溫度時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)：室溫組織：t2溫度以下：液態(tài)L50液相中析出，

L

L61.9(

19

97.5)

初

Ⅱ

初+

Ⅱ+

（+）共晶第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月亞共晶組織（50%Sn的Pb-Sn合金）共晶()初生

Ⅱ第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月亞共晶組織（亞共晶白口鐵）共晶:(P+Fe3CⅡ)

Fe3CPFe3CⅡ第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月SnPbWSn(%)

L

BAMNGFL+

L+

+E

T/℃t/sT/℃t1t2t2'LL

L

(+)(+)

(+)

Ⅱ

過共晶合金平衡結(jié)晶過程分析LLL()

αⅡ

t1t2Ш第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概括起來，過共晶合金平衡結(jié)晶過程為：t1溫度以上：t1~t2溫度：t2溫度時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)：室溫組織：t2溫度以下：液態(tài)L70液相中析出，

L

L61.9(

19

97.5)

初

Ⅱ

初+

Ⅱ+

（+）共晶第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月過共晶平衡組織（70%Sn的Pb-Sn合金）共晶()初生

Ⅱ第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月過共晶平衡組織（過共晶白口鐵）共晶:(P+Fe3CⅡ)

Fe3CFe3CⅠ第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月01020304050607080901000100200300400500

PbSnWSn(%)T183327.5231.9BA1997.5MNGF61.9E

L+

L+

（+）

+

Ⅱ

+（+）+

ⅡL

+（+）+

Ⅱ

+

Ⅱ標(biāo)明組織組成物的Pb-Sn合金相圖第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月分析合金結(jié)晶分析結(jié)晶也不難，首先定好合金線；畫曲線，分階段，各段畫出相轉(zhuǎn)變；引線拉出標(biāo)相（組織）名，這樣做最簡便。第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、二元包晶相圖分析什么叫包晶轉(zhuǎn)變？合金在冷卻到某一溫度時(shí)，已結(jié)晶出的一定成分的固相和它周圍尚未結(jié)晶的一定成分的液相發(fā)生反應(yīng)，結(jié)晶出另外一種固相，這就是包晶反應(yīng)。即：L

1、基本概念許多合金系都具有包晶轉(zhuǎn)變，例如Pt-Ag、Sn-Ag、Cd-Hg、Cu-Zn、Cu-Sn等。Pt-Ag合金相圖是一種比較簡單的包晶相圖，下面以此為例進(jìn)行分析。第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月PtAg%T/CL

+

L

+

L

+

CPDEFAAg118610.542.466.31772961.9包晶反應(yīng)：LP+

C

D

液相線固相線

固溶線

固溶線包晶點(diǎn)包晶線Pt-Ag合金相圖2.相圖分析第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.包晶合金的平衡結(jié)晶過程與室溫組織11DD'LL

L

包晶合金的平衡結(jié)晶過程PtAg%T/CL

+

L

+

L

+

CPDEFAAg118610.542.466.3T/℃t/s

ⅡLLαL

βαⅡ第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概括起來，包晶合金平衡結(jié)晶過程為：液相線到包晶溫度之間：液態(tài)L

包晶溫度（1186℃）：包晶轉(zhuǎn)變L66.3

10.5

42.4包晶溫度以下：

Ⅱ室溫組織：

+

Ⅱ包晶溫度以上：液態(tài)L42.4第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月五、性能與成分的關(guān)系當(dāng)合金形成單相固溶體時(shí)，合金的性能與組元及溶質(zhì)元素的溶入量有關(guān)。對于一定的溶質(zhì)和溶劑，溶質(zhì)的溶入量越多，合金的強(qiáng)度、硬度越高（即產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化），同時(shí)電阻增大，電導(dǎo)率越低。當(dāng)合金通過包晶、共晶或共析轉(zhuǎn)變形成兩相混合物特別是兩相機(jī)械混合物，合金的性能往往是兩組成相性能的平均值，即性能與成分呈線性關(guān)系。鑄造性能取決于相圖中的液相線與固相線之間的水平間隔，間隔越大，鑄造性能越差；單相固溶體壓力加工性能優(yōu)于兩相混合物組成的合金；固溶體的切削性能不夠好，兩相混合物的合金則切削性能較好，適合高速切削。第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月Over第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月PbSnWSn(%)T183327.5231.9BA1997.5MNGF61.9E

相組成物和組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算L+

L+

（+）+Ⅱ+Ⅱ+（+）L

+Ⅱ+（+）+Ⅱ標(biāo)明組織組成物的Pb-Sn合金相圖參考資料第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算1、含Sn61.9%的Pb-Sn共晶合金室溫組織：（+）共晶過E點(diǎn)的水平線交MF、NG于M、N兩點(diǎn)，則有%×ME=%×EN%=EN/MN×100%=（97.5-61.9）/（97.5-19）=45.4%%=54.6%LL+

+L+

PbSnB%T

1997.561.9MENFG（+）第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月+Ⅱ+（+）LL+

L+

PbSnB%T

1997.561.9MENFGSp1250%Sn室溫組織：

初+Ⅱ+（+）共晶相組成物：+相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：%=PG/FG×100%%=FP/FG×100%2、含Sn50%的Pb-Sn亞共晶合金第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月高溫:

+L共晶各組織的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算：(+)共晶%=M2/ME×100%(初+Ⅱ)%=2E/ME×100%+Ⅱ+（+）LL+

L+

PbSnB%T

1997.561.9MENFGSp1250%Sn

L共晶2ME一次杠桿室溫：

初+Ⅱ+(+)共晶(初+Ⅱ)%×M2=(+)共晶%

×2E%×M2=L%×2E第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月或者：Ⅱ%=1-(+)共晶%-初%各組織的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算：(初+Ⅱ)%=2E/ME×100%+Ⅱ+（+）LL+

L+

PbSnB%T

1997.561.9MENFGSp1250%Sn

SFG二次杠桿

初%×FS=

Ⅱ%×SG

初%=(初+Ⅱ)%×SG/FG×100%=(2E/ME)×(SG/FG)×100%

Ⅱ%=(初+Ⅱ)%×FS/FG×100%=(2E/ME)×(FS/FG)×100%第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、含Sn70%的Pb-Sn過共晶合金LL+

L+

PbSnB%T

1997.561.9MENFGSp1270%Sn室溫組織：

初+Ⅱ+(+)共晶相組成物：+相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：%=PG/FG×100%%=FP/FG×100%各組織的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：參照亞共晶合金的計(jì)算方法請同學(xué)們自己計(jì)算+