機(jī)械2010工程材料PPT課件

1、 在金屬或合金中，凡是具有相同成分，相同晶體結(jié)構(gòu)并與其他部分有界面分開的均勻組成部分，稱為相。相第一節(jié)固態(tài)合金相的種類及特點(diǎn)n在固態(tài)下，物質(zhì)可以是單相的，也可以是多相的。n純金屬在固態(tài)時(shí)為一個(gè)相（固相），在熔點(diǎn)以上為另一個(gè)相（液相）。n合金中有兩類基本相：固溶體和金屬化合物。第1頁/共68頁 1.1 固溶體的分類： 按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的所占的位置，可將固溶體分為兩大類：置換固溶體和間隙固溶體。溶劑能夠保持其原有晶格類型并與固溶體晶格相同的組元稱為溶劑。溶質(zhì)失去原有晶格類型的組元稱為溶質(zhì)，一般在合金中含量較少。+1、固溶體： 在固態(tài)下，溶質(zhì)原子可以不同方式進(jìn)入溶劑金屬組元的晶格中去，這樣所形

2、成的新相，稱之為固溶體。固溶體一種固相第2頁/共68頁根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布是否有規(guī)律可將固溶體分為：有序固溶體和無序固溶體。 溶質(zhì)原子有規(guī)則地占據(jù)溶劑結(jié)構(gòu)中的固定位置，溶質(zhì)與溶劑原子數(shù)之比為一定值時(shí)，所形成的固溶體稱為有序固溶體。否則為無序固溶體。第3頁/共68頁銅和金形成的置換固溶體第4頁/共68頁間隙固溶體溶質(zhì)原子與溶劑原子直徑之比應(yīng)小于059方可。溶質(zhì)原子不是占據(jù)溶劑晶格的結(jié)點(diǎn)位置而是進(jìn)入溶劑晶格的間隙時(shí)，所形成的固溶體。過渡族元素(溶劑)與尺寸較小的元素C 、N、H、B等易形成間隙固溶體。溶質(zhì)原子在間隙固溶體中的溶解度一般很小,所以間隙固溶體都是有限固溶體。溶質(zhì)原子將使間隙固溶

3、體發(fā)生畸變，其濃度越大，畸變?cè)酱?。溶質(zhì)原子在間隙固溶體中的分布是隨機(jī)的，間隙固溶體都是無序固镕體。-19第5頁/共68頁碳在 Fe中的間隙固溶體第6頁/共68頁（三）固溶體中的溶解度C及其影響因素： C=溶質(zhì)元素的重量（原子數(shù)）/固溶體的總重量（總原子數(shù)）100%。 當(dāng)C有一定限度時(shí)，這種固溶體叫做有限固溶體。 當(dāng)C沒有一定限度時(shí)，（即溶質(zhì)元素與溶劑元素之間可以形成任何比例的固溶體,固溶度達(dá)100 ），這種固溶體叫做無限固溶體。只有當(dāng)溶質(zhì)元素與溶劑元素之間形成置換固溶體時(shí)，才有可能形成無限固溶體；而形成間隙固溶體時(shí)，只能是有限固溶體。r第7頁/共68頁 晶體結(jié)構(gòu)： 溶質(zhì)與溶劑晶體結(jié)構(gòu)相同的元素

4、之間具有較大的溶解度，可形成無限固溶體或有限固溶體。晶體結(jié)構(gòu)不同的元素之間的溶解度較小，形成有限固溶體。（例如，具有fcc晶格的Mn、Cu、Ni等在fcc的-Fe中的溶解度較大，而在具有bcc的-Fe中的溶解度較小。）影響固溶體溶解度的因素：第8頁/共68頁 原子大小因素：當(dāng)溶質(zhì)與溶劑的原子直徑差別（d=d溶劑-d溶質(zhì)） 小時(shí)，易形成置置換固溶體，而且差別越小，C越大，當(dāng)差別小到一定程度時(shí)，C。當(dāng)d14%-15%時(shí)，可形成無限固溶體。例如，以鐵為基的固溶體此差別8%時(shí)，C。反之，當(dāng)差別大時(shí)，易形成間隙固溶體。間隙原子造成的晶格畸變比置換原子造成的晶格畸變大得多，所以其溶解度一般不會(huì)很大。 第9

5、頁/共68頁電負(fù)性：得電子成為負(fù)離子的能力 負(fù)電性相差越大，他們的化學(xué)親和力就越大，就越容易形成化合物，而不易形成固溶體，即使形成固溶體，溶解度也很小。二組元電負(fù)性差別小，易形成固溶體且溶解度大，即兩組元在周期表中位置接近。它是強(qiáng)化金屬材料的重要途徑之一。固溶體的強(qiáng)度硬度逐漸升高，而塑性、韌性有所下降，所以，其綜合性能較好，常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相 通過向溶劑中溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，而使固溶體合金強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化：固溶體與純金屬相比電阻率矯頑力逐漸升高，導(dǎo)電率下降等。第10頁/共68頁固溶強(qiáng)化的原因 ？ 由于溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)

6、的阻力，使金屬滑移變形變得更加困難，變形抗力增大，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。單元2 -25第11頁/共68頁2、金屬化合物： 它是合金組元間發(fā)生相互作用而形成的一種新相，又稱為中間相。新相的晶格結(jié)構(gòu)與合金的各組元的晶格結(jié)構(gòu)都不相同。一般可用分子式來大致表示其組成。 在化合物中具有相當(dāng)程度的金屬鍵及一定的金屬性質(zhì)，所以又稱為金屬化合物。如：碳鋼中 的Fe3C；n金屬化合物一般具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，硬而脆。n合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，常能提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐 磨性，但會(huì)降低塑性和韌性。第12頁/共68頁2.1、分類：正常價(jià)化合物：符合一般化合物的原子價(jià)規(guī)律，有嚴(yán)格的化合比，成分固定不變，并

7、可用化學(xué)式來表示。例如：Mg2Si、MnS等，正常價(jià)化合物具有較高的硬度和脆性。第13頁/共68頁CaF2型的晶格形式和ZnS型晶格形式-28第14頁/共68頁電子化合物： 不遵守原子價(jià)規(guī)律但符合電子濃度（組元貢獻(xiàn)的價(jià)電子數(shù)與合金相原子數(shù)目之比值）規(guī)律的化合物。n電子濃度(即電子數(shù)原于數(shù))為32的電子化合物，皆具有體心立方晶格稱之為相。如CuZn、 Cu5Sn、 FeAl、 NiAl等。n電子濃度為2113的電子化合物皆具有復(fù)雜立方晶格，稱為相如Cu5Zn8、Cu31Sn8等。n電子濃度為74的電子化合物，皆具有密排六方晶格，稱作相。如CuZn3 、Cu8Sn等電子化合物主要以金屬鍵結(jié)合，有明

8、顯的金屬特性它的熔點(diǎn)、硬度很高，但塑性較低，在許多有色金屬中為重要的強(qiáng)化相。第15頁/共68頁、間隙化合物(interstitial compounds)是由過渡族金屬(Fe、Cr、Mn 、 Mo、W、V等)同原子直徑較小的非金屬元素(C、N、H、B等)形成的化合物。在不同于組成元素的新晶格中，尺寸較大的過渡族元素占據(jù)晶格的正常位置，尺寸較小的非金屬原子則有規(guī)則的嵌入晶格的間隙中。間隙化合物種類間隙相具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物-30第16頁/共68頁 間隙相： 當(dāng)r非/r金屬0.59時(shí)，形成的間隙化合物具有比較簡(jiǎn)單的晶格結(jié)構(gòu)，稱為間隙相。例如：VC具有fcc結(jié)構(gòu)。 間隙相具有十分突出的金屬特性，

9、有金屬光澤和良好的導(dǎo)電性，熔點(diǎn)和硬度極高，間隙化合物的合理存在，可有效地提高鋼的強(qiáng)度、熱強(qiáng)性、紅硬性及耐磨性。是高速鋼和硬質(zhì)合金中的重要組成相，也是合金工具鋼和高溫金屬陶瓷中的重要組成相。如TiC、WC 、 TiN、VC、NbC 、Mo2N、Fe4N等 第17頁/共68頁 間隙化合物： 當(dāng)r非/r金屬0.59時(shí)，所形成的化合物具有較復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，稱為間隙化合物。例如： Fe3C，具有正交晶格。 間隙化合物也具有很高的熔點(diǎn)和硬度，但與間隙相相比，它們的熔點(diǎn)和硬度要低一些，而且在加熱時(shí)，容易分解。第18頁/共68頁VC晶體結(jié)構(gòu)Fe3C晶體結(jié)構(gòu)第19頁/共68頁 第二節(jié) 二元合金相圖合金在結(jié)晶之后

10、，既可獲得單相的固溶體組織，又有可得到單相的化合物組織，還可得到由固溶體和化合物或幾種固溶體組成的多相組織。并且組元成分、溫度還影響到結(jié)晶后所獲得的相的性質(zhì)、數(shù)目和相對(duì)含量。為了研究清楚這些問題，我們需要利用相圖這一工具。第20頁/共68頁幾個(gè)名詞：1.合金系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上組元按不同的比例配制成的一系列不同成分的合金，稱為合金系，例如，Pb-Sn系、Fe-Fe3C系；2. 相圖：用來表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解，稱為相圖。相圖上表示的組織都是在極其緩慢冷卻的條件下所獲得的，都是接近平衡狀態(tài)的組織，又叫做平衡圖。3. 組織：在金相顯微鏡下觀察到的具有某種形貌或形態(tài)特征的組成部分。

11、第21頁/共68頁一、二元合金相圖的建立：比較常見的是利用熱分析法建立；CuNi相圖的建立過程：l配置合金l測(cè)定冷卻曲線l標(biāo)定臨界點(diǎn)l繪制合金相圖第22頁/共68頁二、二元合金相圖的基本類型（一）勻晶相圖： 兩組元在液態(tài)和固態(tài)均無限互溶的二元合金系所形成的相圖。例如：CuNi、CuAu、AuAg、FeNi等。1、相圖分析：第23頁/共68頁1.1點(diǎn)：A：Cu的熔點(diǎn)；B：Ni的熔點(diǎn)；1.2線：AB線（上面）：液相線； AB線（下面）：固相線；1.3面：液相區(qū)； 固相區(qū)；液固兩相共存區(qū)；第24頁/共68頁銅-鎳合金勻晶相圖CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001

12、400150010831455L L+ 純銅純銅熔點(diǎn)熔點(diǎn)純鎳純鎳熔點(diǎn)熔點(diǎn)液相線液相線固相線固相線液相區(qū)液相區(qū)固相區(qū)固相區(qū)液固兩相區(qū)液固兩相區(qū)AB第25頁/共68頁勻晶合金的結(jié)晶過程勻晶合金與純金屬不同，它沒有一個(gè)恒定的熔點(diǎn)，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶。l1bcdT,CtL L L勻晶轉(zhuǎn)變 L 冷卻曲線CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 12 23 34 4 4 3 2 1l2l3l4液態(tài)合金冷至t t1 1溫度，開始從液態(tài)合金中析出相，此時(shí)結(jié)晶出的成分為1 1，液相的成分為L(zhǎng) L1 1（即為合金的成分）；

13、隨著溫度的降低，L L ，到達(dá)t t2 2溫度，液相的成分沿著液相線變?yōu)長(zhǎng) L2 2，固相沿著固相線變?yōu)? 2；同時(shí)，液相的數(shù)量逐漸的降低， 相的數(shù)量逐漸的增加；溫度冷至t3時(shí)，液相成分沿著液相線變化為l3 ，固溶體成分沿著固相線變化為3，并與l3相平衡。溫度冷至t4時(shí)，液相全部結(jié)晶為相， 成分沿固相線變?yōu)?（即合金的成分）。溫度繼續(xù)下降，就為固溶體的簡(jiǎn)單冷卻。第26頁/共68頁2、平衡結(jié)晶過程：以如圖所示合金1為例來分析平衡結(jié)晶過程： 液態(tài)合金冷至t t1 1溫度，開始從液態(tài)合金中析出相，此時(shí)結(jié)晶出的成分為1 1，液相的成分為L(zhǎng) L1 1（即為合金的成分）； 隨著溫度的降低，L L ，到達(dá)t

14、 t2 2溫度，液相的成分沿著液相線變?yōu)長(zhǎng) L2 2，固相沿著固相線變?yōu)? 2；同時(shí)，液相的數(shù)量逐漸的降低， 相的數(shù)量逐漸的增加； 溫度冷至t t3 3時(shí)，液相成分沿著液相線變化為l l3 3 ，固溶體成分沿著固相線變化為3 3，并與l l3 3相平衡。溫度冷至t t4 4時(shí)，液相全部結(jié)晶為相， 成分沿固相線變?yōu)? 4（即合金的成分）。 溫度繼續(xù)下降，就為固溶體的簡(jiǎn)單冷卻。第27頁/共68頁 注意： 合金在平衡結(jié)晶時(shí)，結(jié)晶出的固相成分沿固相線變化，液相的成分沿液相線變化； 液（固）相線表示在無限緩慢冷卻的條件下，液、固兩相平衡共存時(shí)，液（固）相的化學(xué)成分隨溫度的變化情況。第28頁/共68頁3、

15、杠桿定律：解決二元合金在冷卻結(jié)晶過程中，液固兩相平衡共存時(shí)的相對(duì)含量；如圖從圖中可知：合金1在t1溫度時(shí)是L 、兩相平衡共存，液相的成分為x1，固相的成分為x2，合金的成分為x。求：L 、兩相的相對(duì)含量？設(shè)：合金的總重量為1； 在溫度t1時(shí)，液相的質(zhì)量為QL，固相的質(zhì)量為Q；則有： Q=aC/ab； QL=Cb/ab； QL/ Q=aC/Cb第29頁/共68頁杠桿定律CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 12ABxacbT1T21. 1. 在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)每一確定的溫度，兩相每一確定的溫度，兩相的成分

16、是確定的。的成分是確定的。2. 2. 隨著溫度的降低，隨著溫度的降低，兩相的成分分別沿液相兩相的成分分別沿液相線和固相線變化。線和固相線變化。杠桿定律杠桿定律：在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)每一確定的溫度應(yīng)每一確定的溫度T1T1，兩相兩相質(zhì)量的比值是確定的。即質(zhì)量的比值是確定的。即Q QL L/Q/Q = = cb/ac杠桿定律推論：杠桿定律推論：在兩在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)溫度相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)溫度T T1 1時(shí)時(shí)兩相在合金兩相在合金b b中的相對(duì)中的相對(duì)質(zhì)量各為質(zhì)量各為QL=(x2-x)/(x2-x1)Q =(x-x1)/(x2-x1)=1- =1- Q QL Lx1x1x2第30頁/共68頁例：求例：

17、求30%30%NiNi合金在合金在1280 1280 時(shí)時(shí) 相的相對(duì)量相的相對(duì)量CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ ac30a1b1c11280 C解：作成分線和溫度線如圖。6618根據(jù)杠桿定律推論， Q Q / / Q QH H = = a a1 1b b1 1 /a/a1 1c c1 1 =12/48=1/4=12/48=1/4答：所求合金在1280 時(shí)相的相對(duì)質(zhì)量為1/4。第31頁/共68頁4、枝晶偏析：在晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫做晶內(nèi)偏析，也叫枝晶偏析； 產(chǎn)生原因：在實(shí)際生產(chǎn)中，冷卻速度較快，使合金內(nèi)

18、部，尤其是固相內(nèi)部的原子來不及充分?jǐn)U散；n危害：嚴(yán)重影響機(jī)械性能，特別是使塑性、韌性下降，抗蝕能力下降；n消除方法：采用擴(kuò)散退火（均勻化退火）：即將鑄件加熱到低于固相線100200的溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，使偏析元素充分的擴(kuò)散，從而使合金的成分均勻化。第32頁/共68頁第四節(jié) 二元共晶相圖 二元共晶相圖：當(dāng)兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，在固態(tài)時(shí)有限互溶，并能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的二元相圖叫做二元共晶相圖。例如：PbSn、CuAg、ZnSn相圖等；第33頁/共68頁1、相圖分析：如圖所示：1.1 點(diǎn)：a點(diǎn)：Pb的熔點(diǎn)；b點(diǎn)：Sn的熔點(diǎn)；c點(diǎn)：共晶點(diǎn)；1.2 線：acb：液相線；adceb線：固相線；df線：固溶

19、體的溶解度曲線（ 固溶體是以Pb為溶劑，以Sn為溶質(zhì)的有限固溶體）；eg線： 固溶體的溶解度曲線（ 固溶體是以Sn為溶劑，以Pb為溶質(zhì)的有限固溶體）；1.3面：?jiǎn)蜗鄥^(qū)：液相區(qū)、 固溶體區(qū)、 固溶體區(qū)； 兩相區(qū)：L+ 、L+ 、 + ； ced線是L+ + 三相共存區(qū)，dce線也叫共晶線；第34頁/共68頁1.4共晶轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出成分一定且不相同的兩個(gè)固相的轉(zhuǎn)變，稱為共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng)。如圖3-15所示，在dce線所對(duì)應(yīng)的溫度下，成分為c 的液相（Lc）會(huì)同時(shí)結(jié)晶出成分為d的d和成分為e 的e兩個(gè)固相，所以發(fā)生了共晶反應(yīng)。表達(dá)式為： edtccL 第35頁/共68

20、頁幾個(gè)概念：ndce線叫做共晶線；c點(diǎn)叫做共晶點(diǎn)；c點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度叫做共晶溫度tc；n成分為c點(diǎn)的合金叫做共晶合金；成分在dc之間的合金叫做亞共晶合金；成分ce在之間的合金叫做過共晶合金。n所生成的產(chǎn)物d+ e叫做共晶產(chǎn)物。第36頁/共68頁2 2共晶相圖PbSnSn%T, C鉛-錫合金共晶相圖液相線L固相線 + L + L + 固溶線 固溶線第37頁/共68頁共晶轉(zhuǎn)變分析PbSnT, CL + L + L + 共晶反應(yīng)線共晶反應(yīng)線表示從表示從d點(diǎn)到點(diǎn)到e點(diǎn)點(diǎn)范圍的合金，在范圍的合金，在該溫度上都要發(fā)該溫度上都要發(fā)生不同程度上的生不同程度上的共晶反應(yīng)。共晶反應(yīng)。ce共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)表示表示c點(diǎn)成分

21、的合點(diǎn)成分的合金冷卻到此溫度金冷卻到此溫度上發(fā)生完全的共上發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。晶轉(zhuǎn)變。dLd c + e第38頁/共68頁2、合金的平衡結(jié)晶過程：2.1共晶合金的結(jié)晶過程：如圖所示：合金為WSn=61.9%的共晶合金，它的冷卻過程如圖所示： 冷卻到c點(diǎn)，合金的溫度冷到了tc（183），合金的成分為共晶成分，所以發(fā)生共晶反應(yīng)： Lc d+ e，得到共晶組織，計(jì)算一下它們的相對(duì)含量： %4 .45195 .979 .615 .97deceQQ=1-W =1-45.4% =54.6%第39頁/共68頁溫度冷到c（1點(diǎn)）點(diǎn)以下時(shí)，相和相均冷卻，其中， 相的溶解度沿著df線變化， 相的溶解度沿著eg線變

22、化，各自分別生出次生相，、，可忽略。所以，共晶合金的室溫組織為+ ；如圖所示。第40頁/共68頁結(jié)晶過程分析結(jié)晶過程分析（共晶合金共晶合金）T, CtL( + )L( + )LL( + ) 共晶體冷卻曲線冷卻曲線( + )PbSnT, CL + L + L + 183dec12第41頁/共68頁如圖所示，和相呈層片狀交替分布，其中白色組織為相，黑色組織為相。第42頁/共68頁n1點(diǎn)以上是液相的簡(jiǎn)單冷卻；n12點(diǎn)是L；n2點(diǎn)：發(fā)生共晶反應(yīng)： Lc d+ e；此反應(yīng)一直進(jìn)行到液相用完為止，所以此時(shí)的組織： （初晶）+ （d+ e）n2點(diǎn)以下是次生相的析出，同理，n d+ e的次生相可以忽略，但初晶

23、的次生相 不能忽略。n所以，亞共晶合金的室溫組織為：n 先+（d+ e）+ 2.2亞共晶合金的結(jié)晶過程：如圖所示，合金為WSn=50%的亞共晶合金，它的冷卻結(jié)晶過程如圖所示：第43頁/共68頁合金結(jié)晶過程分析合金結(jié)晶過程分析（亞共晶合金亞共晶合金）X1T, CtLL+ ( + )+ + 12( + )+ PbSnT, CL + L + L + 183decL+( + )+ 第44頁/共68頁圖中黑色的樹枝狀晶為初晶，其中的白色組織為 ，黑白相間分布的是共晶組織（+）。第45頁/共68頁cefgX1T, CtL L LL+ 冷卻曲線冷卻曲線 + 1234PbSnT, CL + L + L + 1

24、83ced2.3邊際固溶體合金含Sn量小于d點(diǎn)（19%）的合金的結(jié)晶過程：如圖所示：合金為WSn=10%，它的結(jié)晶過程如圖3-9所示第46頁/共68頁n1以上是L的冷卻；n12點(diǎn)L；n23點(diǎn)相的冷卻；n34點(diǎn)；n所以，室溫組織為： +。n計(jì)算它們的相對(duì)含量：%90100101004fggQQ =1-Q =1-90%=10%第47頁/共68頁第五節(jié) 二元包晶相圖 二元包晶相圖：當(dāng)兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，在固態(tài)時(shí)只能有限互溶，并且發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖叫做二元包晶相圖。例如：PtAg、CuZn相圖等。第48頁/共68頁1、相圖分析：PtAg二元包晶相圖；1.1點(diǎn)：a點(diǎn)：Pt的熔點(diǎn)；b點(diǎn)：Ag的

25、熔點(diǎn)；d點(diǎn)包晶點(diǎn)；1.2線：aeb線：液相線；acdb線：固相線；cf線：Ag在Pt中的溶解度曲線；dg線：Pt在Ag中的溶解度曲線；1.3面：三個(gè)單相區(qū)：L、； 三個(gè)兩相區(qū)：L+ 、L+ 、 +； cde線是L、的三相共存線。1.4包晶反應(yīng):在一定的溫度下，由一定成分的固相和一定成分的液相作用，形成另一個(gè)一定成分的固相的過程.其中，d點(diǎn)為包晶點(diǎn)；d點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度td叫做包晶溫度；cde線叫做包晶線。包晶反應(yīng)的表達(dá)式為： Le+cd（td）第49頁/共68頁2、平衡結(jié)晶過程：以合金為例，分析其結(jié)晶過程： 溫度在1點(diǎn)以上為液相的簡(jiǎn)單冷卻； 12點(diǎn)為L(zhǎng) ；隨溫度降低， 的成分沿ac線變化，液相的成

26、分沿液相線ae變化 冷至2點(diǎn)，溫度冷至包晶溫度td，液相的成分達(dá)到e點(diǎn)， 的成分達(dá)到c點(diǎn)，其含量可用杠桿定律求得： td溫度，液相L和固相發(fā)生包晶反應(yīng)： Le+cd，包晶反應(yīng)的示意圖如圖。反應(yīng)結(jié)束后，液相和恰好全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄唷?23點(diǎn)，Pt在相中的溶解度沿dg線變化，生成次生相。 所以，合金的室溫組織為+ ；%83.425 .103 .664 .423 .66cedeW%17.575 .103 .665 .104 .42cecdWL第50頁/共68頁3 3包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變： Le + c dPtAgAg%T, C鉑-銀合金包晶相圖L + L + L + cdefgT, CtLL + L + +

27、b ba a第51頁/共68頁以合金10.5%42.4%為例，分析其結(jié)晶過程： 溫度在1點(diǎn)以上為液相的簡(jiǎn)單冷卻； 12點(diǎn)為L(zhǎng) ； 冷至2點(diǎn)，液相的成分變到e點(diǎn)， 的成分沿ac線變到c點(diǎn)，溫度冷至包晶溫度.用杠桿定理可算出二者的含量：%1002ceeW至此將發(fā)生包晶反應(yīng)： Le+cd，反應(yīng)結(jié)束后，除形成新相外，相有剩余。在td以下溫度，隨著固溶體溶解度變化，從固溶體和固溶體中將不斷析出二次相和。合金的室溫組織為 + + + ；%1002cecWL第52頁/共68頁反應(yīng)結(jié)束后，除形成相外，L相有剩余。當(dāng)溫度從2點(diǎn)降低時(shí)，剩余的液相將繼續(xù)結(jié)晶出固溶體，此時(shí)相成分沿著db線變化，當(dāng)溫度達(dá)到3點(diǎn)后，液相

28、全部結(jié)晶為與合金成分相同的固溶體。34點(diǎn)之間，合金為單相固溶體合金，不發(fā)生變化。在4點(diǎn)以下，將從固溶體中析出二次相。 合金的室溫組織為+ ；用杠桿定律可算出，在包晶轉(zhuǎn)變時(shí)系統(tǒng)中液相的數(shù)量比包晶轉(zhuǎn)變時(shí)所需的量多，即cecdcecWL2以合金為例，分析其結(jié)晶過程：溫度在1點(diǎn)以上為液相的簡(jiǎn)單冷卻；12點(diǎn)為L(zhǎng) ；冷至2點(diǎn)，液相的成分變到e點(diǎn)， 的成分沿ac線變到c點(diǎn)，溫度冷至包晶溫度，所以可以發(fā)生包晶反應(yīng)： Le+cd，第53頁/共68頁 （四）其他類型的相 1、 形成穩(wěn)定化合物的二元相圖 2、 二元共析相圖共析轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由成分一定的固相同時(shí)析出兩種成分一定且不相同的新固相的轉(zhuǎn)變。dce線為

29、共析線，c點(diǎn)為共析點(diǎn)，共析反應(yīng)：cd+e；d+e叫做共析組織；共析線所對(duì)應(yīng)的溫度叫做共析溫度。第54頁/共68頁4. 4. 共析相圖共析轉(zhuǎn)變： ( + ) 共析體ABT, C + + + cedL + L第55頁/共68頁（五）二元合金相圖小結(jié)：兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)。根據(jù)相區(qū)接觸法則，即在二元合金相圖中相鄰相區(qū)的相數(shù)相差一個(gè)（點(diǎn)接觸除外），得出：兩個(gè)單相區(qū)之間必定有由這兩個(gè)相所組成的兩相區(qū)，兩個(gè)兩相區(qū)之間必定以單相區(qū)或三相共存水平線隔開。三相共存線和與之接觸的三個(gè)單相區(qū)是點(diǎn)接觸,第56頁/共68頁1.3分析轉(zhuǎn)變類型：找出三相共存線和與之點(diǎn)接觸的三個(gè)單相區(qū),根據(jù)它們的位置配置來確定轉(zhuǎn)變類型：如

30、表所示；第57頁/共68頁注意：1.利用相圖分析合金的平衡結(jié)晶時(shí)，應(yīng)注意：在單相區(qū)內(nèi)，該相的成分即為合金的成分；在兩相區(qū)內(nèi)，不同溫度下兩相的成分沿著其相界線變化，兩相的相對(duì)含量可以用杠桿定律計(jì)算；在三相平衡時(shí)，三個(gè)相的成分是固定的。在反應(yīng)前和反應(yīng)后，各組成相的相對(duì)含量也可利用杠桿定律進(jìn)行計(jì)算。2.相圖反映的是平衡結(jié)晶過程，在生產(chǎn)實(shí)踐中冷卻速度較快，所以相的相對(duì)含量及組織可能會(huì)產(chǎn)生較大的變化，如：偏析等情況。第58頁/共68頁如圖，固溶體的性能與溶質(zhì)元素的溶入量有關(guān)，溶質(zhì)濃度 強(qiáng)度、硬度塑性有所降低（固溶強(qiáng)化）。電阻率增大，電阻溫度系數(shù)減小。合金固溶體隨溫度下降，會(huì)有二次相析出。 彌散強(qiáng)化：二次

31、相以細(xì)小粒子，均勻、彌散地在固溶體晶粒中析出時(shí)，會(huì)使合金的強(qiáng)度硬度增加，塑性、韌性稍有下降，這種現(xiàn)象稱為合金的彌散硬化。彌散硬化的效果與二次相粒子的細(xì)密程度，即與彌散度有關(guān)，彌散度越高，強(qiáng)度效果越大。 單相固溶體合金所能達(dá)到的強(qiáng)度和硬度是有限的。因而總體說來，單相固溶體的強(qiáng)度低，塑性、韌性好，適于壓力加工，不適宜做結(jié)構(gòu)材料。因它的電阻率大而電阻溫度系數(shù)又小，所以適宜做電阻合金材料，例如：Cr20Ni80、Cu50Ni50；第三節(jié)合金的性能與相圖的關(guān)系一、合金的力學(xué)性能、物理性能與相圖的關(guān)系第59頁/共68頁2.2形成兩相合金：在相圖的端部，是單相固溶體區(qū)，它們的性能如前所述；在兩相區(qū)內(nèi)，合金性能介于兩個(gè)組成相之間與成分呈直線關(guān)系，為兩相性能的平均值。 注意：在共晶