第二章__金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

1、第二章第二章 金屬及合金的晶體金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 內(nèi)容 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu) 實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) 目的 掌握掌握晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)及其對(duì)材料的力學(xué)及其對(duì)材料的力學(xué)性能性能及工藝性及工藝性能的影響，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好理論知識(shí)的能的影響，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好理論知識(shí)的準(zhǔn)備準(zhǔn)備第一節(jié)第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu) 晶體晶體 在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列排列 。(金屬一般都是晶體金屬一般都是晶體)非晶

2、體非晶體非晶體中原子（或分子）則是無規(guī)則的堆積在一起。（如松非晶體中原子（或分子）則是無規(guī)則的堆積在一起。（如松香、玻璃、瀝青）香、玻璃、瀝青） 1 1、晶體和非晶體、晶體和非晶體為了便于研究晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，把每個(gè)原子看成是固為了便于研究晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，把每個(gè)原子看成是固定不動(dòng)的剛性小球，并用一些幾何線條將晶格中各原子的中心定不動(dòng)的剛性小球，并用一些幾何線條將晶格中各原子的中心連接起來，構(gòu)成一個(gè)空間格架，連接起來，構(gòu)成一個(gè)空間格架，這種抽象的、用于描述原子在這種抽象的、用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡(jiǎn)稱晶體中排列形式的幾何空間格架，簡(jiǎn)稱晶格晶格。2 2、晶體結(jié)構(gòu)的

3、基本概念、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念從晶格中，選取一個(gè)從晶格中，選取一個(gè)能夠完全反映能夠完全反映晶格特征的、最小的幾何單元晶格特征的、最小的幾何單元來分來分析晶體中原子排列的規(guī)律，這個(gè)最析晶體中原子排列的規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元小的幾何單元稱為稱為晶胞晶胞 晶胞的形狀和大小晶胞的形狀和大小 可用晶胞的可用晶胞的棱棱邊長(zhǎng)度邊長(zhǎng)度a、b、c(晶格常數(shù)）和晶格常數(shù)）和棱面夾角棱面夾角、來表示。來表示。晶格就是有許多大小、形狀晶格就是有許多大小、形狀和位向相同的晶胞在空間重和位向相同的晶胞在空間重復(fù)堆積而成的。復(fù)堆積而成的。(1)(1)體心立方晶格（體心立方晶格（bccbcc晶格）晶格） a）其晶胞形狀為立方

4、體）其晶胞形狀為立方體 b）原子分布在立方晶體的各個(gè)結(jié)點(diǎn)及中心。）原子分布在立方晶體的各個(gè)結(jié)點(diǎn)及中心。 c）每個(gè)體心立方晶胞中僅包含）每個(gè)體心立方晶胞中僅包含2個(gè)原子。個(gè)原子。 d) 晶胞中原子所占的體積與晶胞的體積之比即致密度為晶胞中原子所占的體積與晶胞的體積之比即致密度為0.68 屬于這類金屬的有：屬于這類金屬的有： -Fe、Mn、Cr、V、W、Mo等等3、常見金屬的晶格類型、常見金屬的晶格類型(2)(2)面心立方晶格（面心立方晶格（fccfcc晶格）晶格） a）其晶胞為立方體。）其晶胞為立方體。 b）原子分布在立方體的各個(gè)結(jié)點(diǎn)及各面的中心處。）原子分布在立方體的各個(gè)結(jié)點(diǎn)及各面的中心處。

5、c）每個(gè)晶胞中含有）每個(gè)晶胞中含有4個(gè)原子。個(gè)原子。d) 致密度為致密度為0.74具有面心立方晶格的金屬：具有面心立方晶格的金屬：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb等。等。(3)(3)密排六方晶格（密排六方晶格（hcphcp晶格）晶格） a）其晶胞形狀為六方柱體。）其晶胞形狀為六方柱體。 b）原子分布在各個(gè)結(jié)點(diǎn)及上下兩個(gè)正六方面的中心，另外在六方）原子分布在各個(gè)結(jié)點(diǎn)及上下兩個(gè)正六方面的中心，另外在六方柱體中心還有三個(gè)原子。柱體中心還有三個(gè)原子。c）每個(gè)晶胞中含有）每個(gè)晶胞中含有6個(gè)原子。個(gè)原子。d) 致密度為致密度為0.74 屬于這類金屬的有：屬于這類金屬的有：Mg、Zn、 -Ti等。等。二、金屬

6、的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷二、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷1.1.單晶體和多晶體單晶體和多晶體晶格位向完全一致的晶晶格位向完全一致的晶體叫做體叫做單晶體。單晶體。工業(yè)上使用的金屬都是工業(yè)上使用的金屬都是由許多小晶體組成的由許多小晶體組成的多多晶體晶體. .每個(gè)小晶體稱為每個(gè)小晶體稱為晶粒晶粒。晶粒與晶粒之間的界面晶粒與晶粒之間的界面稱稱晶界晶界。亞晶粒之間的交界稱為亞晶粒之間的交界稱為亞晶界。亞晶界。晶粒晶界2 2、晶體缺陷、晶體缺陷實(shí)際晶體中存在的晶體缺陷，按缺陷實(shí)際晶體中存在的晶體缺陷，按缺陷幾何特征可分為三種：幾何特征可分為三種： 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷線缺陷線缺陷面缺陷面缺陷 (1)(1)點(diǎn)缺陷點(diǎn)

7、缺陷晶格空位和間隙原子晶格空位和間隙原子 在實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)，往往未被原子所占據(jù)，這在實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)，往往未被原子所占據(jù)，這種空著的位置稱為種空著的位置稱為空位空位。同時(shí)又可能在個(gè)別空隙處出現(xiàn)多余的原。同時(shí)又可能在個(gè)別空隙處出現(xiàn)多余的原子，這種不占有正常的晶格位置，而處在晶格空隙之間的原子稱子，這種不占有正常的晶格位置，而處在晶格空隙之間的原子稱為為間隙原子間隙原子。點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 導(dǎo)致導(dǎo)致晶格畸變晶格畸變 強(qiáng)強(qiáng)度度，硬度，硬度如如:合金化合金化(2)線缺陷線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò) 晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象，稱晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律

8、的錯(cuò)排現(xiàn)象，稱為為位錯(cuò)位錯(cuò)。位錯(cuò)的主要類型有刃型位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。位錯(cuò)的主要類型有刃型位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。(3)面缺陷面缺陷晶界、亞晶界晶界、亞晶界 晶界和亞晶界上的原子排列，是從一種位向過渡到另一晶界和亞晶界上的原子排列，是從一種位向過渡到另一種位向。在這個(gè)過渡層中的原子排列是不規(guī)則的，晶格發(fā)生畸種位向。在這個(gè)過渡層中的原子排列是不規(guī)則的，晶格發(fā)生畸變；亞晶界實(shí)際是由一系列的刃型位錯(cuò)堆積而成的。變；亞晶界實(shí)際是由一系列的刃型位錯(cuò)堆積而成的。 晶粒細(xì)晶粒細(xì)晶界面積晶界面積大大強(qiáng)度高強(qiáng)度高如如:晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化晶體缺陷與性能的關(guān)系晶體缺陷與性能的關(guān)系1. 晶體缺陷的存在破壞了晶體的完整性晶體缺陷的存在

9、破壞了晶體的完整性,使晶格產(chǎn)生使晶格產(chǎn)生畸變畸變,晶晶格格能量增加能量增加,因而晶格缺陷相對(duì)于完整的晶體來說是處于一因而晶格缺陷相對(duì)于完整的晶體來說是處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)種不穩(wěn)定狀態(tài),它們?cè)谕饨鐥l件它們?cè)谕饨鐥l件(溫度外力等溫度外力等)變化時(shí)會(huì)首先變化時(shí)會(huì)首先發(fā)生變化發(fā)生變化,從而引起金屬性能的變化從而引起金屬性能的變化.2.晶體缺陷的存在影響金屬的晶體缺陷的存在影響金屬的強(qiáng)度強(qiáng)度,一般情況下一般情況下,強(qiáng)度隨晶體強(qiáng)度隨晶體缺陷的增加而增加缺陷的增加而增加,可通過增加缺陷的辦法可通過增加缺陷的辦法,提高金屬的強(qiáng)度提高金屬的強(qiáng)度. 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷合金化合金化增加缺陷的辦法增加缺陷的辦法 線缺陷線缺陷

10、增加塑性變形增加塑性變形(如加工硬化如加工硬化) 面缺陷面缺陷晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化3. 晶體缺陷晶體缺陷金屬缺點(diǎn)金屬缺點(diǎn)四、金屬的結(jié)晶四、金屬的結(jié)晶凝固凝固 物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。結(jié)晶結(jié)晶如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是原子（或分子）作有規(guī)如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是原子（或分子）作有規(guī)則排列的晶體，則這種凝固又稱為結(jié)晶。則排列的晶體，則這種凝固又稱為結(jié)晶。通常通常, ,金屬的凝固過程屬于結(jié)晶過程。金屬的凝固過程屬于結(jié)晶過程。例如：北方冬例如：北方冬天窗花天窗花熱熱 分分 析析 法法1. 冷卻曲線與過冷現(xiàn)象冷卻曲線與過冷現(xiàn)象 差熱分析法原理差熱分析法原理To時(shí)間溫度實(shí)際冷卻曲線實(shí)際冷

11、卻曲線T1結(jié)晶平臺(tái)結(jié)晶平臺(tái)(是由結(jié)晶潛熱導(dǎo)致是由結(jié)晶潛熱導(dǎo)致)純純金金屬屬結(jié)結(jié)晶晶時(shí)時(shí)的的冷冷卻卻曲曲線線T0：理論結(jié)晶溫度：理論結(jié)晶溫度T1：實(shí)際結(jié)晶溫度：實(shí)際結(jié)晶溫度 過冷過冷：實(shí)際結(jié)晶溫度：實(shí)際結(jié)晶溫度 T T1 1 總是低于理論結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度 T T0 0 的現(xiàn)象的現(xiàn)象過冷度過冷度 T = TT = T0 0 - T - T1 1 （ 冷速冷速 T T ）結(jié)晶的必要條件：過冷結(jié)晶的必要條件：過冷 理論冷卻曲線理論冷卻曲線2. 金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程結(jié)晶時(shí)晶體在液體中從無到有（晶核形成），由小變結(jié)晶時(shí)晶體在液體中從無到有（晶核形成），由小變大（晶核長(zhǎng)大）的過程，同時(shí)存

12、在同時(shí)進(jìn)行。大（晶核長(zhǎng)大）的過程，同時(shí)存在同時(shí)進(jìn)行。結(jié)晶過程是晶核不斷形成和長(zhǎng)大的過程結(jié)晶過程是晶核不斷形成和長(zhǎng)大的過程晶核長(zhǎng)大過程是按樹枝狀骨架方式長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大過程是按樹枝狀骨架方式長(zhǎng)大晶核的長(zhǎng)大方式晶核的長(zhǎng)大方式樹枝狀樹枝狀金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶冰的樹枝晶3.晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響晶粒越細(xì)晶粒越細(xì)塑性、韌性越好；強(qiáng)度、硬度越高塑性、韌性越好；強(qiáng)度、硬度越高 金屬結(jié)晶后晶粒大小取決金屬結(jié)晶后晶粒大小取決于于形核率形核率N（單位時(shí)間、單（單位時(shí)間、單位體積液態(tài)金屬中生成的位體積液態(tài)金屬中生成的晶核數(shù)目）和晶核數(shù)目）和晶核長(zhǎng)大

13、率晶核長(zhǎng)大率G（單位時(shí)間內(nèi)晶核長(zhǎng)大的（單位時(shí)間內(nèi)晶核長(zhǎng)大的線速度）線速度）NG晶粒越細(xì)晶粒越細(xì)細(xì)化晶粒的途徑細(xì)化晶粒的途徑1）提高冷卻速度，增加過冷度）提高冷卻速度，增加過冷度V V冷冷T TN N晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小2）進(jìn)行變質(zhì)處理）進(jìn)行變質(zhì)處理3）附加振動(dòng)：）附加振動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng) 超聲波振動(dòng)超聲波振動(dòng) 電磁攪拌等。電磁攪拌等。* *對(duì)大鑄件或厚薄差別大的鑄件冷速過快對(duì)大鑄件或厚薄差別大的鑄件冷速過快 變形、開變形、開裂裂, ,因此只適用于小鑄件，簡(jiǎn)單件因此只適用于小鑄件，簡(jiǎn)單件常用于大鑄件，實(shí)際效果較好常用于大鑄件，實(shí)際效果較好4.金屬的鑄錠組織金屬的鑄錠組織1)表面細(xì)等軸晶層表面細(xì)等軸

14、晶層力學(xué)性能雖力學(xué)性能雖好，但由于該層很薄，故對(duì)整好，但由于該層很薄，故對(duì)整個(gè)鑄錠的性能影響不大。個(gè)鑄錠的性能影響不大。2)柱狀晶區(qū)柱狀晶區(qū)比較致密，對(duì)于塑比較致密，對(duì)于塑性較好的非鐵金屬，希望得到性較好的非鐵金屬，希望得到較大的柱狀晶區(qū)。另外柱狀晶較大的柱狀晶區(qū)。另外柱狀晶沿其長(zhǎng)度方向的強(qiáng)度較高，所沿其長(zhǎng)度方向的強(qiáng)度較高，所以對(duì)于那些主要承受單向載荷以對(duì)于那些主要承受單向載荷的機(jī)械零件，常采用定向凝固的機(jī)械零件，常采用定向凝固法獲得柱狀晶組織。法獲得柱狀晶組織。3)中心粗等軸晶區(qū)中心粗等軸晶區(qū)的性能沒有的性能沒有方向性，但該晶區(qū)結(jié)晶時(shí)易形方向性，但該晶區(qū)結(jié)晶時(shí)易形成很多微小的縮孔（縮松），成

15、很多微小的縮孔（縮松），這種疏松的組織致使力學(xué)性能這種疏松的組織致使力學(xué)性能降低降低第四章第四章 合金的結(jié)構(gòu)與相圖合金的結(jié)構(gòu)與相圖 純金屬具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，但機(jī)械性能差，故純金屬具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，但機(jī)械性能差，故工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是合金材料。工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是合金材料。例如：例如： Fe: b=250MPa C: b =0 Fe-C合金合金(0.45%C) 正火態(tài)正火態(tài): b =610MPa 組織組織: : 是指用顯微鏡觀察到的不同組成相的形狀、尺寸、是指用顯微鏡觀察到的不同組成相的形狀、尺寸、分布和各相之間的組合狀態(tài)。分布和各相之間的組合狀態(tài)。 合金：合金：一種金屬元素與其他金屬元素或

16、非金屬元素通一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過熔煉或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。過熔煉或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 相相: : 是指合金中具有同一化學(xué)成分、同一結(jié)構(gòu)和原子是指合金中具有同一化學(xué)成分、同一結(jié)構(gòu)和原子聚集狀態(tài)，并以界面相互分開的、均勻的組成部分。聚集狀態(tài)，并以界面相互分開的、均勻的組成部分。組元組元: : 組成合金的最基本獨(dú)立單元。組成合金的最基本獨(dú)立單元。( (元素或化合物元素或化合物) ) 一、合金的概念一、合金的概念相與組織是影響合金性能的重要因素相與組織是影響合金性能的重要因素。PFe3C1. 固溶體固溶體（一）定義：（一）定義：一種組元的原子

17、溶入另一組元的晶格中形成的均勻固相。一種組元的原子溶入另一組元的晶格中形成的均勻固相。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格種所處位置不同分根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格種所處位置不同分（二）分類：（二）分類：2. 間隙固溶體間隙固溶體1. 置換固溶體置換固溶體二、固態(tài)合金中的相結(jié)構(gòu)二、固態(tài)合金中的相結(jié)構(gòu) 溶質(zhì)原子置換了部分溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成溶質(zhì)原子置換了部分溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體的固溶體。 形成置換固形成置換固溶體時(shí)，溶質(zhì)原溶體時(shí)，溶質(zhì)原子在溶劑晶格中子在溶劑晶格中的溶解度主要取的溶解度主要取決于兩者的晶格決于兩者的晶格類型、原子半徑類型、原子半徑差及它們?cè)谥芷诓罴八鼈冊(cè)谥芷诒碇械奈恢?。表?/p>

18、的位置。 溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙中而形成的固溶體。溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙中而形成的固溶體。 形成條件：溶質(zhì)形成條件：溶質(zhì)原子半徑很小而溶劑原子半徑很小而溶劑晶格間隙較大晶格間隙較大, ,一般一般 r r溶質(zhì)溶質(zhì)/ /r r溶劑溶劑0.590.59時(shí)時(shí)，才能形成間隙固溶，才能形成間隙固溶體。體。間隙固溶體間隙固溶體置換固溶體置換固溶體固溶體的特性固溶體的特性1、保持溶劑的晶格特征。、保持溶劑的晶格特征。2、溶質(zhì)原子溶入導(dǎo)致固溶體的晶格畸變而使金屬?gòu)?qiáng)度、硬、溶質(zhì)原子溶入導(dǎo)致固溶體的晶格畸變而使金屬?gòu)?qiáng)度、硬 度提高度提高即即固溶強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，同時(shí)有較好的塑性和韌性。因同時(shí)有較好的塑性和韌性。因

19、 此此常作為結(jié)構(gòu)材料的常作為結(jié)構(gòu)材料的基本相基本相 2. 金屬間化合物金屬間化合物（一）定義（一）定義 合金組元間發(fā)生相互作用而形成的晶格類型和特性完合金組元間發(fā)生相互作用而形成的晶格類型和特性完全不同于任一組元且全不同于任一組元且具有金屬特性的具有金屬特性的新相新相即為金屬間化合即為金屬間化合物。物。（二）特征（二）特征 有金屬性質(zhì)有金屬性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)不同于任何組元晶體結(jié)構(gòu)不同于任何組元成分可用分子式表示成分可用分子式表示,如如:Fe3C（三）性能：（三）性能： 熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。合金中一般作為熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。合金中一般作為強(qiáng)化相強(qiáng)化相存在。存在。 （2）電子化合物）電子化合物

20、組元間形成化合物不遵守化合價(jià)規(guī)律，但符合一定組元間形成化合物不遵守化合價(jià)規(guī)律，但符合一定電子濃度（化合物中價(jià)電子數(shù)于原子數(shù)之比），則此類電子濃度（化合物中價(jià)電子數(shù)于原子數(shù)之比），則此類化合物稱為電子化合物。此類化合物在許多有色金屬中化合物稱為電子化合物。此類化合物在許多有色金屬中作為重要的強(qiáng)化相。作為重要的強(qiáng)化相。 （3）間隙化合物）間隙化合物 由過渡族元素與碳、氮、氫、硼等原子半徑較小的由過渡族元素與碳、氮、氫、硼等原子半徑較小的非金屬元素形成的化合物稱為間隙化合物。非金屬元素形成的化合物稱為間隙化合物。（四）分類（根據(jù)金屬間化合物的形成條件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分）（四）分類（根據(jù)金屬間化合物的形成條件

21、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分） （1 1）正常價(jià)化合物）正常價(jià)化合物 組元間負(fù)電性相差較大，且形成的化合物嚴(yán)格遵守組元間負(fù)電性相差較大，且形成的化合物嚴(yán)格遵守化合價(jià)規(guī)律，此類化合物稱為正常價(jià)化合物。例如：化合價(jià)規(guī)律，此類化合物稱為正常價(jià)化合物。例如： MgMg2 2SiSi、 CuCu2 2SeSe、ZnSZnS、AlPAlP等。等。三、三、 二元合金相圖二元合金相圖相圖相圖：表示在平衡狀態(tài)下，合金系的相與溫度、成分之間關(guān)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。系的圖形。（又稱狀態(tài)圖，平衡圖）（又稱狀態(tài)圖，平衡圖）二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立（以銅鎳合金為例）（以銅鎳合金為例）1）配置各

22、種成分的合金；）配置各種成分的合金；2）測(cè)定每一種合金在緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；）測(cè)定每一種合金在緩冷條件下的冷卻曲線，得到臨界點(diǎn)；3）建立一個(gè)以溫度為縱坐標(biāo)、成分為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系。）建立一個(gè)以溫度為縱坐標(biāo)、成分為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系。自橫坐標(biāo)上的成分向上作成分垂線，把臨界點(diǎn)分別標(biāo)注在成分自橫坐標(biāo)上的成分向上作成分垂線，把臨界點(diǎn)分別標(biāo)注在成分垂線上；垂線上；4）把開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)分別用光滑的曲線連接起來，）把開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)分別用光滑的曲線連接起來，并根據(jù)已知條件和實(shí)際分析結(jié)果寫上數(shù)字、字母和各區(qū)內(nèi)的相并根據(jù)已知條件和實(shí)際分析結(jié)果寫上數(shù)字、字母和各區(qū)內(nèi)的相或組織名稱或組

23、織名稱 .（1）純銅、純鎳結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行（一個(gè)臨界點(diǎn)）純銅、純鎳結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行（一個(gè)臨界點(diǎn)）（2）中間的三條曲線都有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)結(jié)晶是在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行（兩個(gè)臨界點(diǎn)）中間的三條曲線都有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)結(jié)晶是在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行（兩個(gè)臨界點(diǎn)）（3）將各臨界點(diǎn)描繪在溫度成分坐標(biāo)系中得到圖（將各臨界點(diǎn)描繪在溫度成分坐標(biāo)系中得到圖（b）。）。1.勻晶相圖勻晶相圖兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶無限互溶時(shí)且形成無限時(shí)且形成無限固溶體固溶體 。1) 相圖分析相圖分析液相線之上為液相線之上為液液相區(qū)相區(qū)，用，用L表示表示液相線與固相線液相線與固相線之間是之間是液、固兩液、固兩相相，用，用L+

24、固相線下方為固相線下方為固固相區(qū)相區(qū)，用，用表示表示A點(diǎn)為銅的熔點(diǎn)點(diǎn)為銅的熔點(diǎn)B點(diǎn)為鎳的熔點(diǎn)點(diǎn)為鎳的熔點(diǎn)以圖中以圖中K點(diǎn)成分合金為例分析點(diǎn)成分合金為例分析合金從高溫液態(tài)緩慢冷卻到合金從高溫液態(tài)緩慢冷卻到1點(diǎn)溫度時(shí)，開始從液相中結(jié)晶出點(diǎn)溫度時(shí)，開始從液相中結(jié)晶出固溶體；隨著溫度的下降，固溶體；隨著溫度的下降，相增多，而相增多，而L相減少；至相減少；至2點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，結(jié)晶過程結(jié)束，結(jié)晶過程結(jié)束，L相全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗳哭D(zhuǎn)變?yōu)橄嘞?）合金結(jié)晶過程分析）合金結(jié)晶過程分析例：例：K點(diǎn)成分的點(diǎn)成分的合金從高溫液態(tài)合金從高溫液態(tài)緩慢冷卻至緩慢冷卻至3點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，其液相部分時(shí)，其液相部分具有具有3/點(diǎn)的成分點(diǎn)的成分，而

25、固相部分具，而固相部分具有有3/點(diǎn)的成分。點(diǎn)的成分。液相與固相的平液相與固相的平均成分才是均成分才是K點(diǎn)點(diǎn)的成分。的成分。固溶體合金結(jié)晶的特點(diǎn)：固溶體合金結(jié)晶的特點(diǎn)： 在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶；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，剩余液相不斷沿液相線變化。相線變化。2.共晶相圖：共晶相圖：兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，固態(tài)時(shí)有限互溶，并發(fā)生共晶反兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，固態(tài)時(shí)有限互溶，并發(fā)生共晶反應(yīng)所構(gòu)成的相圖。應(yīng)所構(gòu)成的相圖。1）相圖分析）相圖分析（1 1）共晶反應(yīng)共晶反應(yīng)：是指冷卻時(shí)由液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)固相的復(fù)：是指冷卻時(shí)由液相

26、同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)固相的復(fù)合混合物的反應(yīng)。合混合物的反應(yīng)。 L L+ + （2 2）共晶體共晶體：共晶反應(yīng)的產(chǎn)物（：共晶反應(yīng)的產(chǎn)物（相相相）是共晶體。相）是共晶體。（3 3）共晶點(diǎn)：共晶點(diǎn)： E E點(diǎn)點(diǎn)（4 4）共晶線：共晶線： MENMEN線線 (5) (5)共晶組織共晶組織：共晶體的顯微組織是共晶組織。：共晶體的顯微組織是共晶組織。 (6)(6)亞共晶合金：亞共晶合金：成分在成分在M ME E間的合金。間的合金。 (7) (7)過共晶合金：過共晶合金：成分在成分在E EN N間的合金。間的合金。（1 1）共晶成分的合金）共晶成分的合金 E E點(diǎn)點(diǎn)成分的合金是具有共晶成成分的合金是具有共晶成分的

27、合金。在冷卻過程中分的合金。在冷卻過程中經(jīng)過經(jīng)過E E點(diǎn)時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，點(diǎn)時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，生成共晶體。生成共晶體。 L (L (+ +) ) 結(jié)晶終了后的合金其室溫結(jié)晶終了后的合金其室溫組織為組織為( (+ +) )共晶體共晶體 2）典型合金結(jié)晶過程分析：）典型合金結(jié)晶過程分析：（2 2）無共晶反應(yīng)的合金）無共晶反應(yīng)的合金 M M點(diǎn)左側(cè)和點(diǎn)左側(cè)和N N點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中不會(huì)發(fā)生共點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中不會(huì)發(fā)生共晶反應(yīng)。如圖合金晶反應(yīng)。如圖合金冷卻至冷卻至1 1點(diǎn)時(shí)結(jié)晶出點(diǎn)時(shí)結(jié)晶出1 1 相相, ,經(jīng)經(jīng)過過2 2點(diǎn)時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)? 1 相相, ,經(jīng)過經(jīng)過3 3點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,開

28、始脫溶出開始脫溶出相相, ,即即 LL+ LL+1 1 1 1 1 1 同理，同理，N N點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中也會(huì)有點(diǎn)右側(cè)的合金在冷卻過程中也會(huì)有1 1 相和相和相相生成。最終組織為生成。最終組織為 1 1 。(3)(3)亞共晶成分的合金亞共晶成分的合金 在冷卻過程中經(jīng)過在冷卻過程中經(jīng)過1 1點(diǎn)時(shí)結(jié)點(diǎn)時(shí)結(jié)晶出晶出1 1相；經(jīng)過相；經(jīng)過2 2點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，剩余液相發(fā)生共晶反應(yīng)生剩余液相發(fā)生共晶反應(yīng)生成共晶體；繼續(xù)冷卻成共晶體；繼續(xù)冷卻1 1相相還會(huì)脫溶出還會(huì)脫溶出相。相。室溫組織為室溫組織為1 (+)。LL+1 1 (+) 1 (+)122以下以下(4)(4)過共晶成分的合金過共晶成分的合金

29、在冷卻過程中經(jīng)過在冷卻過程中經(jīng)過1 1點(diǎn)時(shí)結(jié)晶出點(diǎn)時(shí)結(jié)晶出1 1相；經(jīng)過相；經(jīng)過2 2點(diǎn)，剩余點(diǎn)，剩余液相發(fā)生共晶反應(yīng)生成共晶體；在繼續(xù)冷卻液相發(fā)生共晶反應(yīng)生成共晶體；在繼續(xù)冷卻1 1相脫相脫溶出溶出相，最終組織為相，最終組織為1 1 ( (+ +) )。122以下以下L LL+ L+ 1 1 1 1 ( (+ +) ) 1 1 ( (+ +) )3 3）合金的相組分與組織組分）合金的相組分與組織組分 4. 共析相圖共析相圖二元合金相圖中高溫通過勻晶轉(zhuǎn)變形成的固溶體，在冷卻到某一溫二元合金相圖中高溫通過勻晶轉(zhuǎn)變形成的固溶體，在冷卻到某一溫度時(shí)，又發(fā)生分解而形成兩個(gè)新的固相，這種相圖稱為共析相圖

30、。度時(shí)，又發(fā)生分解而形成兩個(gè)新的固相，這種相圖稱為共析相圖。由一個(gè)固相中同時(shí)析出由一個(gè)固相中同時(shí)析出兩個(gè)不同成分的固相轉(zhuǎn)兩個(gè)不同成分的固相轉(zhuǎn)變，稱為變，稱為共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變.c為共析點(diǎn)，為共析點(diǎn)，dce為三相為三相共存的共存的共析線共析線，在該溫，在該溫度下（共析溫度），從度下（共析溫度），從c點(diǎn)成分（共析成分）的點(diǎn)成分（共析成分）的固溶體中同時(shí)析出固溶體中同時(shí)析出d點(diǎn)成分的點(diǎn)成分的和和e點(diǎn)成分點(diǎn)成分的的固相，反應(yīng)式為固相，反應(yīng)式為 + 共析與共晶轉(zhuǎn)變的對(duì)比共析與共晶轉(zhuǎn)變的對(duì)比 同同：恒溫轉(zhuǎn)變，同時(shí)生成兩個(gè)成分、結(jié)構(gòu)不同的固相：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：異：共析共析 母相是固相，在固態(tài)轉(zhuǎn)變母相是固相，在固態(tài)轉(zhuǎn)變 共晶共晶 母相是液相，在液態(tài)轉(zhuǎn)變母相是液相，在液態(tài)轉(zhuǎn)變 1 1）共析轉(zhuǎn)變需要有較大的過冷度。）共析轉(zhuǎn)變需要有較大的過冷度。2