12金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶課件

１.２金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

按原子排列的特征，可將固體物質(zhì)分為晶體和非晶體兩大類。晶體：物質(zhì)內(nèi)部的原子是按一定的次序有規(guī)律排列的。如金剛石、石墨等，固態(tài)金屬一般屬于晶體。非晶體：非晶體內(nèi)部的原子則是無規(guī)則排列的，如玻璃、松香和瀝青等。也稱為“過冷液體”。非晶體晶體固體物質(zhì)12021１.２金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶非晶體晶體固體1202非晶體：蜂蠟、玻璃等。晶體:固態(tài)金屬金剛石、NaCl、冰等。液體22021非晶體：蜂蠟、玻璃等。晶體:固態(tài)金屬液體220211.2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格：為了便于理解和描述晶體中原子排列的規(guī)律，可以近似地將晶體中每一個(gè)原子看成是一個(gè)點(diǎn)，并將各點(diǎn)用假想的線連接起來，就得到一個(gè)空間骨架，簡(jiǎn)稱晶格，如圖1-4b)所示。晶胞：即晶格中最小的幾何單元。圖１－4晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體結(jié)構(gòu)晶格晶胞320211.2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格：為了便于理解和描述晶體中原晶格參數(shù)

晶胞中任一點(diǎn)為原點(diǎn)，三條棱邊的長a，b，c三個(gè)棱邊的夾角，，稱為晶胞參數(shù)，表征晶胞的形狀和大小。晶格常數(shù)：晶胞中各棱邊的長度，以埃(?)為單位，1?=10-10m。通常數(shù)值在2.5～5.0之間。

各種金屬元素的主要差別就在于晶格類型和晶格參數(shù)的不同。42021晶格參數(shù)42021七大晶系：三斜、單斜、正交、六方、菱方、四方、立方

常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三種類型。5202152021１.體心立方晶格（bcc）

體心立方的晶胞是一個(gè)立方體，其中心和八個(gè)角上各有一個(gè)原子，如圖1－5所示。

a＝b＝c；＝＝＝90°圖１－5體心立方球體模型及其晶胞62021１.體心立方晶格（bcc）圖１－5體心立方球體模型及其晶晶胞中的原子數(shù)：2原子半徑：r=(3?/4)a致密度：68%屬于這類晶格的金屬有α-Fe、Cr、W、V等。它們都具有較好的塑性和較大的強(qiáng)度。體心立方晶格晶胞圖72021晶胞中的原子數(shù)：2屬于這類晶格的金屬有α-Fe、Cr、W、V2.面心立方晶格

面心立方晶格的晶胞也是一個(gè)立方體，其六個(gè)面中心和八個(gè)角上各有一個(gè)原子，如圖1－5所示。

圖1－6面心立方球體模型及其晶胞820212.面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是一個(gè)立晶胞中的原子數(shù)：4原子半徑：r=a2?/4致密度：74%屬于這類晶格的金屬有

γ-Fe、Cu、Al、Ni等。

它們都具有較好的塑性。面心立方晶格晶胞圖92021晶胞中的原子數(shù)：4屬于這類晶格的金屬有面心立方晶格晶胞圖92３.密排六方晶格a=b≠c(c/a=1.633)；＝＝90°；＝120°

密排六方晶格的晶胞是一個(gè)六方柱體，其上下底面的中心和十二個(gè)角上各有一個(gè)原子，且在六方柱體的中間還有三個(gè)原子，如圖1－7所示。圖1－7密排六方球體模型及其晶胞

102021３.密排六方晶格圖1－7密排六方球體模型及其晶胞1020晶胞中的原子數(shù)：6原子半徑：r=a/2致密度：74%屬于這類晶格的金屬有Ｍg、Ｚn、Ｃd、Ｂe等。這類金屬塑性較差。密排六方晶格晶胞圖112021晶胞中的原子數(shù)：6屬于這類晶格的金屬有Ｍg、Ｚn、Ｃd

在理想狀態(tài)下，金屬的晶體結(jié)構(gòu)是原子排列的位向完全一致的晶格，這種晶體稱為單晶體。單晶體必須專門人工制作，如生產(chǎn)半導(dǎo)體元件的單晶硅、單晶鍺等。單晶體在不同方向上具有不同性能的現(xiàn)象稱為各向異性。122021

在理想狀態(tài)下，金屬的晶體結(jié)構(gòu)是原子排列的位向完全一單晶體：內(nèi)部晶格位向完全一致

的晶體（理想晶體）。如單晶Si半導(dǎo)體。多晶體：由許多位向不同的晶粒構(gòu)成的晶體。晶粒（單晶體）晶界132021單晶體：內(nèi)部晶格位向完全一致

的晶體（理想晶體）。如單晶Si晶界：晶粒之間的接觸面。由于晶界上原子的排列是不同位向的晶粒的過渡狀態(tài)，因而晶界上原子排列較不規(guī)則。實(shí)驗(yàn)證明，每一個(gè)晶粒內(nèi)的晶格位向也并非完全一致，但這些位向相差很小，形成亞晶界。142021晶界：晶粒之間的接觸面。由于晶界上原子的排列是不同位向的晶粒

在實(shí)際晶體中，由于某種原因，原子的規(guī)律排列受到干擾和破壞，使晶體中的某些原子偏離正常位置，造成原子排列的不完全性稱為晶體缺陷。（1）點(diǎn)缺陷：空位、間隙原子、置換原子（2）線缺陷：位錯(cuò)（3）面缺陷：晶界與亞晶界晶體缺陷類型晶體缺陷——晶體中原子偏離原來平衡位置晶體缺陷導(dǎo)致晶格畸變強(qiáng)度↑，硬度↑，電阻↑152021在實(shí)際晶體中，由于某種原因，原子的規(guī)律排列受到干擾和破壞，（1）點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷是指點(diǎn)狀的，即在所有方向上尺寸都很小的晶體缺陷。

（空位、間隙原子或置換原子）a空位是結(jié)晶時(shí)晶格上應(yīng)被原子占據(jù)的結(jié)點(diǎn)未被占據(jù)；如1b間隙原子則是個(gè)別具有較高能量的原子擺脫晶格對(duì)其的束縛，脫離平衡位置，跳到晶界處或晶格間隙處而形成間隙原子，或跳到結(jié)點(diǎn)上形成置換原子。如2，3162021（1）點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷是指點(diǎn)狀的，即在所有方向上尺寸都很小的晶體導(dǎo)致晶格畸變強(qiáng)度↑，硬度↑點(diǎn)缺陷172021導(dǎo)致晶格畸變強(qiáng)度↑，硬度↑點(diǎn)缺陷172021（2）線缺陷——位錯(cuò)線缺陷是指二維尺度很小而第三維尺度很大的缺陷，這就是位錯(cuò)，由晶體中原子平面的錯(cuò)動(dòng)引起。（刃型位錯(cuò)和螺位錯(cuò)。）

在外力作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，位錯(cuò)堆積和纏結(jié)，冷塑性變形就是通過晶體中位錯(cuò)缺陷大量增加來大幅度提高金屬的強(qiáng)度，這種方法稱為形變強(qiáng)化。刃型位錯(cuò)182021（2）線缺陷——位錯(cuò)線缺陷是指二維尺度很小而第三（3）面缺陷——一塊晶體常常被一些界面分隔成許多較小的疇區(qū)，疇區(qū)內(nèi)具有較高的原子排列完整性，疇區(qū)之間的界面附近存在著較嚴(yán)重的原子錯(cuò)排。這種發(fā)生于整個(gè)界面上的廣延缺陷被稱作面缺陷。

（晶界、孿晶界、平移界面）晶界處晶格畸變強(qiáng)度高,熔點(diǎn)低，易腐蝕(亞晶界：晶粒內(nèi)小位向差的晶塊邊界)晶界亞晶界192021（3）面缺陷——一塊晶體常常被一些界面分隔成許多較小的疇區(qū)1.2.2金屬的結(jié)晶過程１.純金屬的結(jié)晶

即液態(tài)金屬凝固時(shí)原子占據(jù)晶格的規(guī)定位置形成晶體的過程。

純金屬的結(jié)晶過程可通過熱分析實(shí)驗(yàn)法得到的溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，即冷卻曲線來表示，如圖1-8所示。2020211.2.2金屬的結(jié)晶過程１.純金屬的結(jié)晶202021圖1-8純金屬的冷卻曲線T0——理論結(jié)晶溫度,即熔點(diǎn)Tn——實(shí)際結(jié)晶溫度ΔT——過冷度ΔT溫度T0Tn時(shí)間212021圖1-8純金屬的冷卻曲線T0——理論結(jié)晶溫度,即熔點(diǎn)ΔT2.過冷過冷：即熔融金屬冷卻到平衡的凝固點(diǎn)以下而沒有發(fā)生凝固的現(xiàn)象。過冷度:理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值稱為過冷度。即：

ΔT=T0-Tn式中ΔT——過冷度（℃）；

T0

——金屬的理論結(jié)晶溫度（℃）；

Tn

——金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度（℃）。金屬的過冷度不是恒定值，它與冷卻速度有關(guān)。冷卻速度越快過冷度也越大。2220212.過冷過冷：即熔融金屬冷卻到平衡的凝固點(diǎn)以下222021

3.金屬的結(jié)晶過程

金屬的結(jié)晶過程包括形核和晶核長大兩個(gè)階段，并持續(xù)到液相全部轉(zhuǎn)變成固相為止。2320213.金屬的結(jié)晶過程

232021結(jié)晶規(guī)律：結(jié)晶過程是晶核不斷形成和長大的過程液體中瞬時(shí)有許多規(guī)則排列的原子團(tuán)，時(shí)聚時(shí)散。形核晶核長大不斷生成新晶核長大晶粒相碰多晶體242021結(jié)晶規(guī)律：結(jié)晶過程是晶核不斷形成和長大的過程(1)形核形核：又稱成核，是過冷金屬液中生成晶核的過程，是結(jié)晶的初始階段。形核包括均質(zhì)形核和非均質(zhì)形核兩種方式。1）均質(zhì)形核：又稱自發(fā)形核，是熔融金屬內(nèi)

僅因過冷而產(chǎn)生晶核的過程。在較大過冷度下，金屬液中的一些原子自發(fā)聚集在一起，按晶體的固有規(guī)律排列起來形成晶核。2）非均質(zhì)形核：又稱非自發(fā)形核，是以熔融金屬內(nèi)原有的或加入的異質(zhì)點(diǎn)作為晶核或晶核襯底的形核過程。形核252021(1)形核形核：又稱成核，是過冷金屬液中生成晶核的過程，是結(jié)(2)晶核長大晶核長大：即金屬結(jié)晶時(shí)，晶粒長大成為晶體的過程。

結(jié)晶過程中，已經(jīng)形成的晶核不斷長大，同時(shí)液態(tài)金屬中又會(huì)不斷地產(chǎn)生新的晶核并不斷長大，直至液態(tài)金屬全部消失、長大的晶體互相接觸為止。實(shí)際晶體長大的方式:樹枝晶長大

262021(2)晶核長大晶核長大：即金屬結(jié)晶時(shí)，晶粒長大成為晶體的過程4.晶粒度及其控制晶粒度：指多晶體內(nèi)晶粒的大小?？捎镁ЯＬ?hào)、晶粒平均直徑、單位面積或單位體積的晶粒數(shù)目來定量表征。（1）晶粒度對(duì)金屬力學(xué)性能的影響

通常，金屬的晶粒越細(xì)，力學(xué)性能越好。晶粒細(xì)，晶界就多，晶粒間犬牙交錯(cuò)，相互楔合，從而加強(qiáng)了金屬內(nèi)部的結(jié)合力。（2）液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)的細(xì)晶方法

生產(chǎn)中常采用增大過冷度、加入形核劑、動(dòng)力學(xué)法等來細(xì)化晶粒，以改善金屬材料性能。2720214.晶粒度及其控制晶粒度：指多晶體內(nèi)晶粒的大小。可用晶粒號(hào)、1）增大過冷度

提高金屬的冷卻速度，增大過冷度ΔT，以細(xì)化晶粒。

由圖可見，當(dāng)ΔT較小時(shí)，N比G增長的慢;而當(dāng)ΔT較大時(shí)N比G的增長要快得多，使單位體積中晶核數(shù)目大大增多。

例如：采用金屬型鑄造。2820211）增大過冷度提高金屬的冷卻速度，增大過冷度ΔT，2)變質(zhì)處理(加入形核劑）在澆鑄前向液體金屬中加入難熔質(zhì)點(diǎn)（變質(zhì)劑），結(jié)晶時(shí)這些質(zhì)點(diǎn)將在液體中形成大量非自發(fā)晶核，使晶粒數(shù)目大大增加，從而達(dá)到晶粒細(xì)化的目的，這種處理稱為變質(zhì)處理。例如：鋼中加入鈦、硼、鋁等；鑄鐵中加入硅、鈣等；鋁-硅合金中加入鈉或鈉鹽等。3)動(dòng)力學(xué)方法生產(chǎn)中還可以采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等方法。使熔融金屬在鑄型中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。打斷正在生長的樹枝晶軸，破碎的細(xì)小晶體成為新的晶核，增加了晶核數(shù)目，從而使晶粒細(xì)化。例如：鋼的連續(xù)鑄造采用電磁攪拌來細(xì)化晶粒。

2920212)變質(zhì)處理(加入形核劑）292021４）其它方法

熱處理（產(chǎn)生二次結(jié)晶）、塑性變形（產(chǎn)生碎晶）等方法能使固態(tài)金屬細(xì)化。用細(xì)化晶粒提高金屬強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化，是強(qiáng)化金屬的基本途徑之一。302021４）其它方法3020215．金屬鑄錠的結(jié)構(gòu)

金屬結(jié)晶時(shí)，由于表面和中心的結(jié)晶條件不同，鑄件的結(jié)構(gòu)是不均勻的。從鑄錠的剖面來看，明顯地分為三個(gè)各具特征的晶區(qū)：表面細(xì)晶粒區(qū)、柱狀晶粒區(qū)和中心粗大等軸晶粒區(qū)。3120215．金屬鑄錠的結(jié)構(gòu)

金屬結(jié)晶時(shí)，由于表面和中心的結(jié)1.2.3金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的變化改變其晶格類型的過程稱為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。如純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。二次結(jié)晶:

金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程與液態(tài)金屬的結(jié)晶（一次結(jié)晶）過程很相似，也有一定的轉(zhuǎn)變溫度和過冷度，同樣包括晶核的形成和晶核的長大兩個(gè)過程,故常稱為重結(jié)晶或二次結(jié)晶。3220211.2.3金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖１－9純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

332021純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖１－9純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變332021.2.4合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：以一種金屬為主，加入另外一些金屬或非金屬（多種），通過冶煉等形成的具有金屬特性的新材料。組元：組成合金的最基本的、獨(dú)立的單元稱為組元。按照組元的數(shù)目，合金可以分為二元合金、三元合金。相：是合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并以界面相互隔開的均勻組成部分。合金的晶體結(jié)構(gòu)比純金屬復(fù)雜，根據(jù)組成合金的組元相互之間作用方式不同，可以形成固溶體、金屬化合物和機(jī)械混合物三種結(jié)構(gòu)。3420211.2.4合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：以一種金屬為主，加入另外一1.固溶體簡(jiǎn)稱固體溶液。溶質(zhì)溶解于溶劑中形成的固體溶液。定義：一種元素的原子溶入另一種元素中形成的合金相。（1）固溶體類型根據(jù)溶解度大小分為：有限固溶體：溶解度有一定限度——有限互溶(Pb-Sn)無限固溶體：溶解度無限度——無限互溶(Cu-Ni)（原子直徑相近，結(jié)構(gòu)相同）3520211.固溶體簡(jiǎn)稱固體溶液。溶質(zhì)溶解于溶劑中形成的固體溶液。35間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子很小時(shí)，只能處于溶劑原子的間隙中，稱為間隙固溶體。如圖a所示。如C、H、N、B、O等原子易形成間隙固溶體。溶解度大小取決于：a溶劑晶體結(jié)構(gòu)間隙大小，間隙↗，溶解↗b溶質(zhì)尺寸溶質(zhì)尺寸↘，溶解度↗362021間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子很小時(shí)，只能處于溶劑原子的間隙中，稱為置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)和溶劑的原子直徑較接近時(shí)，只能替代一部分溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置，稱為置換固溶體。如圖b所示。如Fe-Ni、Cu-Ni等。溶解度取決于：a組元晶體結(jié)構(gòu)b原子尺寸372021置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)和溶劑的原子直徑較接近時(shí)，只能替代一部分溶(2)固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。

如圖1-10c、1-10d所示。1-10c間隙固溶體晶格畸變1-10d置換固溶體晶格畸變382021(2)固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金（3）固溶體特點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同固溶體溶質(zhì)原子周圍，產(chǎn)生晶格畸變（正、負(fù)）→產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力隨著溶質(zhì)原子↑，強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性↓，強(qiáng)化幅度不大。392021（3）固溶體特點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同3920212.金屬化合物

形成合金時(shí)，兩組元首先相互溶解，飽和后，多余的原子形成一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。金屬化合物：即由兩組元的原子按一定的數(shù)量比相互化合而形成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。特征：有確定的原子比，有金屬性質(zhì)；晶體結(jié)構(gòu)不同于任何組元；復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)

較高的熔點(diǎn)和硬度，且脆性較大4020212.金屬化合物形成合金時(shí)，兩組元首先相互溶解，飽和后，多余碳鋼中的Fe３C、合金鋼中的TiC、WC、VC等均屬于金屬化合物。Fe３C的晶格如圖1-11b所示。圖1-11a石墨的晶格圖1-11b滲碳體的晶格彌散強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）：當(dāng)金屬化合物以細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體上，可使合金的強(qiáng)度↑

↑，硬度↑

↑，耐磨性↑

↑。412021碳鋼中的Fe３C、合金鋼中的TiC、WC、VC等均屬于金屬化3.機(jī)械混合物機(jī)械混合物：即由純金屬、固溶體或化合物按一定的重量比組成的物質(zhì)。

機(jī)械混合物的力學(xué)性能通常介于各組成物之間，并取決于各組成物的含量、性能、分布和形態(tài)。如碳鋼中的珠光體就是由化合物（滲碳體）和固溶體（鐵素體）組成的機(jī)械混合物，其力學(xué)性能介于二者之間。4220213.機(jī)械混合物機(jī)械混合物：即由純金屬、固溶體或化合物按一定41.2.5合金的凝固(結(jié)晶）利用相圖分析合金的結(jié)晶過程。相圖：表示在平衡狀態(tài)下，合金系的相與溫度、成分之間關(guān)系的圖形。（又稱狀態(tài)圖，平衡圖）利用相圖可以知道不同成分的材料在不同溫度下存在哪些相、各相的相對(duì)量、成分及溫度變化時(shí)所可能發(fā)生的變化。所以，相圖在生產(chǎn)中，可以作為制定金屬材料熔煉、鑄造、鍛造和熱處理等工藝規(guī)程的重要依據(jù)4320211.2.5合金的凝固(結(jié)晶）利用相圖分析合金的結(jié)晶過程。二元相圖的建立測(cè)定二元相圖最常用的方法是熱分析法。現(xiàn)在以Cu—Ni合金系為例，說明用熱分析法建立相圖的具體步驟。過程：配制合金－測(cè)冷卻曲線－確定轉(zhuǎn)變溫度－填入坐標(biāo)－繪出曲線。圖1-12Cu-Ni合金相圖的測(cè)繪

（a）冷卻曲線（b）Cu-Ni相圖上臨界點(diǎn)：上相變點(diǎn)a,b…下臨界點(diǎn)：下相變點(diǎn)aˊ,bˊ

…442021二元相圖的建立測(cè)定二元相圖最常用的方法是熱分析法。圖1-12基本類型：勻晶相圖，共晶相圖和包晶相圖1.勻晶相圖勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變。La勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。(兩組元在液態(tài)和固態(tài)都無限互溶)（1）相圖分析（Cu-Ni合金為例）452021基本類型：勻晶相圖，共晶相圖和包晶相圖1.勻晶相圖45202兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn)；兩線：L,S相線；三區(qū)：L,α,L+α。單相區(qū)L單相區(qū)α液相線固相線兩相區(qū)L+α462021兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn)；單相區(qū)L單相區(qū)α液相線固相線兩相區(qū)46結(jié)晶過程：t1:

L1→b1t2:

L2→b2t3:

L3→b3固溶體合金結(jié)晶的特點(diǎn)：

在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶；已結(jié)晶的固相成分不斷沿固相線變化，剩余液相不斷沿液相線變化。472021結(jié)晶過程：t1:L1→b1t2:L2→b杠桿定律-相含量的計(jì)算工具

數(shù)值確定：直接測(cè)量計(jì)算或投影到成分軸測(cè)量計(jì)算。

注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)(支點(diǎn)和端點(diǎn))要選準(zhǔn)。482021杠桿定律-相含量的計(jì)算工具

數(shù)值確定：直接測(cè)量計(jì)算或投影492021492021（2）合金的平衡結(jié)晶過程平衡結(jié)晶：每個(gè)時(shí)刻都能達(dá)到平衡的結(jié)晶過程，在極其緩慢冷卻的條件下才能實(shí)現(xiàn)。平衡結(jié)晶過程分析

①冷卻曲線：溫度－時(shí)間曲線；②相（組織）與相變；

組織：相與相之間的組合狀態(tài)。502021（2）合金的平衡結(jié)晶過程平衡結(jié)晶：每個(gè)時(shí)刻都能達(dá)到平衡的結(jié)晶③成分均勻化：每時(shí)刻結(jié)晶出的固溶體的成分不同。

512021③成分均勻化：每時(shí)刻結(jié)晶出的固溶體的成分不同。51202勻晶轉(zhuǎn)變與純金屬結(jié)晶的比較①

相同點(diǎn)基本過程：形核－長大；熱力學(xué)條件：⊿T>0；能量條件：能量起伏；結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)起伏。②不同點(diǎn)：合金在一個(gè)溫度范圍內(nèi)結(jié)晶。522021勻晶轉(zhuǎn)變與純金屬結(jié)晶的比較522021(3)合金的不平衡結(jié)晶①原因:冷速快，固溶體組元擴(kuò)散不充分(假設(shè)液相成分均勻、固相成分不均勻)。②結(jié)晶過程特點(diǎn)：固相成分按平均成分線變化；結(jié)晶的溫度范圍增大；組織多為樹枝狀。

532021(3)合金的不平衡結(jié)晶532021③成分偏析：

枝晶偏析：樹枝晶的枝干和分枝化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。也稱晶內(nèi)偏析或成分偏析。

消除方法：擴(kuò)散退火，在低于固相線溫度長時(shí)間保溫。542021③成分偏析：5420212.共晶相圖

共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。（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)。）Lc（α+β）共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。（是兩相混合物）共晶相圖：液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶；勻晶相圖：液態(tài)無限互溶，固態(tài)無限互溶5520212.共晶相圖

共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。共晶相圖：液（1）相圖分析（相圖三要素）點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)（a,b)；最大溶解度點(diǎn)（m,n,f,g)；共晶點(diǎn)e（是亞共晶、過共晶合金成分分界點(diǎn)）等。線：結(jié)晶開始(ae,eb)、結(jié)束線(am,bn)；溶解度曲線(mf.ng)；共晶線(men)等。區(qū)：3個(gè)單相區(qū)(L,α,β)；3個(gè)兩相區(qū)(L+α,L+β,α+β)；1個(gè)三相區(qū)(L+α+β)。Pb—Sn合金相圖Pb(Sn):αSn(Pb)：β562021（1）相圖分析（相圖三要素）Pb—Sn合金相圖Pb(Sn)共晶相圖MF溶解度曲線MEN共晶線AE勻晶轉(zhuǎn)變開始線AM勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)束線572021共晶相圖MF溶解度曲線MEN共晶線AE勻晶轉(zhuǎn)變開始線AM勻晶（2）典型合金結(jié)晶過程分析

1）共晶合金室溫組織（α＋β）Lc（α+β）相組成：α+β582021（2）典型合金結(jié)晶過程分析

1）共晶合金室溫組織（α1961.997.55920211961.997.55920212）亞共晶合金室溫組織:α+（α+β)共+βⅡ相組成：α+βL1L+α2α+（α+β）2以下α+βⅡ+（α+β)共6020212）亞共晶合金室溫組織:α+（α+β)共+βⅡ3）過共晶合金結(jié)晶過程：L→L+β→β+(α+β)共→β+αⅡ+(α+β)共室溫組織：β+αⅡ+(α+β)共相組成：α+β126120213）過共晶合金結(jié)晶過程：L→L+β→β+(α+β)共→4）無共晶反應(yīng)的合金以合金Ⅰ為例，其冷卻曲線及結(jié)晶過程如圖所示。L1L+α2α3α+βⅡ室溫組織α+βⅡ6220214）無共晶反應(yīng)的合金以合金Ⅰ為例，其冷卻曲線及結(jié)晶過程如同理，N點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中會(huì)有β和αⅡ生成，最終組織為β+αⅡ123632021同理，N點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中會(huì)有β和αⅡ生成，最終組織為3.包晶相圖一個(gè)確定成分的液體和一個(gè)確定成分的固體在恒定溫度下生成一個(gè)確定成分的固體。LC+aP

βDPt－Ag包晶相圖6420213.包晶相圖一個(gè)確定成分的液體和一個(gè)確定成分的固體在恒定溫三個(gè)單相區(qū)：L，α，β三個(gè)兩相區(qū)（L+α）（L+β）（α+β）一個(gè)三相區(qū)：L+α+β

L+αα+βL+β點(diǎn)線D點(diǎn)即為共晶點(diǎn)。652021三個(gè)單相區(qū)：L，α，β三個(gè)兩相區(qū)（L+α）（L+β）（α+結(jié)晶過程分析12室溫組織為：β+αⅡ1：Lα2：LC+aP

βD2點(diǎn)之后：β冷卻，析出aⅡ1點(diǎn)之前：L冷卻；相為：β+α662021結(jié)晶過程分析12室溫組織為：β+αⅡ1：L121點(diǎn)之前：L冷卻；1：Lα2：LC+aP

βDa相剩余2點(diǎn)之后：a，β冷卻，析出aⅡ和βⅡ室溫組織為：a+β+βⅡ+αⅡ相為：β+α672021121點(diǎn)之前：L冷卻；1：Lα2：L與共晶轉(zhuǎn)變比較：同：恒溫轉(zhuǎn)變，同時(shí)生成兩個(gè)成分、結(jié)構(gòu)不同的固相異：共析——母相是固相，在固態(tài)轉(zhuǎn)變

共晶——母相是液相，在液態(tài)轉(zhuǎn)變☆共析相圖共析轉(zhuǎn)變：恒溫下，一個(gè)固相中同時(shí)析出兩種成分、結(jié)構(gòu)不同的固相。