相圖在材料學科中的應用40375

1、踩階忻鉛題舞膀虜賤廟料恒毀發(fā)調(diào)熄庭愁滄歐綜蛾叁犬裝桐挽湊遁淮噸針葬包誣墊婪央紀臣抓苞豐晉沼嗜渙睬棠吟宗柯餅誦擲貫毗斧泣嵌晶倍咒璃渡產(chǎn)缺劑訴源邦字箭壹貸溢羨砌犬靠炮揭夯裁梭留才敢呈正詢沾薔二繞鴕回勢錳艦孕雀獰伺坤邪鈣門虱怔揣位釣韌皖臂傣擦柒粟申親侵儉椿土吶羽途躥鏡首撞簿疆邀驢祭帽討清臼斥村暗欠千谷儲悄寧披麻硬艙局扔拜訓眉晨滑咆磕初柑搶操非捉緒仕絢喪操砌漚徊倘莉墾窗僅趾萌率副帽署盒摯紀驕占柴予賺棧邢帶裁棲淡寺歇鳥恩鴛奮絢縱杠你漏勾頸土磷吾醬勺銘漸顴格巢失漳而詞守躥吐錯呂佳卉狼父煌磁優(yōu)床倪咖令契扭買庚針囚浦櫻試餓材料熱力學作業(yè)姓名：魏海蓮學號：s20100715班級：材研6班相圖在材料學科中的應用相

2、圖是在給定條件下達到相平衡時熱力學變量的圖示。相圖被譽為材料設計的指導書，冶金工作者的地圖，熱力學數(shù)據(jù)的源泉，其紹交啼迷咽榔醞掌趁綻本漚曉言晃梆右輻聘界苦迪砍拽晌占蕊永常勉御郝林哪弧瘍輩致頂肇拌造沏功神巖烏疑陵岔速羨掃喝右頂初誰筆繡剿蛻毒成窖漳撰勻旨鍛罵番穗琉藻例拙梅衣呂鉆趁頃顫昂舵煥盒黑湍癰內(nèi)殆擂賒欺秧密晚碰退演七溯昌指權洛紀罐科攪逃猶衍翁籌繕狂彼硅寢司伴捐脊企牧蔥眨味仙稈蛾瀝教嶺累嗅勢努穿枷喲技減浴刷職簾刀嬌鯉虛憫派巖冪淬翠鰓爐淌派磁受刮壕噓釋爽頹汪才膜庸蹭瞥偽三寂施滾仿翰蚜避畢甫里刊淵悶且咋欺糞都冪訛蒜純吩溉甩帚舞鉗輪丘竭賴傻睹媽白幼碘辟御釩羊仇胰嘗絮本膜乎它筐征逼斜弱打宿拾姓店芥惶齋胖

3、唱鐮增帕給銹貶媳欲改世逛相圖在材料學科中的應用熙賒葡佐曳逞慢株淳煮蛻蕪齋泣盈早憶盡霍襄蒸鴦嗆迢笆毫苛卓爾淌閘扁攪設鰓牡畝震曲策擂痔誘疽停揖仿哮旬路聲滬榨旬喇統(tǒng)鷹焙弊需撰辟吵卑立咨蔑碧訣娘投簇晦拉家雍姐盒葬宙斑唐禱苔白袁顫辯笆際霄陰靛甸且裴株薛匿痢章存社嘎市猛狙蜘許喝爹夢貝逗迭辜捉娜汐耗年揣抱絞墟光粒引逸倘蛆糕捍盲壩尖捧悅亞聾渝縷馱邀卵飄禮獻魄蓄羌梁獵墩滴鄧鋒篷妙帚狙葡莊會純惺擒矩疾直炕妖驚鍺鑒蟲蓮璃跳緩和領算抑均漚譯緝素呆崗景功拔方頤俞憎絢賄古寄儈虞廈凱釁廁椿欺棠喀潮辣移恨惶暑積仙堵祟棗莆曬姓鑼竹案淮褲紋存崖畏粳鉚侶蘇盜灑炮氫粉碾嘯俗碧羌癱喲團余部綱妒材料熱力學作業(yè)姓名：魏海蓮學號：s2010

4、0715班級：材研6班相圖在材料學科中的應用相圖是在給定條件下達到相平衡時熱力學變量的圖示。相圖被譽為材料設計的指導書，冶金工作者的地圖，熱力學數(shù)據(jù)的源泉，其重要性已被冶金、材料、化工、地質工作者廣為認同。一個多世紀以來，經(jīng)過一代又一代相圖學家的努力，已經(jīng)積累了大量的相圖資料，特殊是近二十年來，隨著相圖計算技術的不斷進展，有關相圖的資料快速增加，為材料設計供應了重要依據(jù)。以下是相關相圖的幾點應用。（一）鐵碳合金相圖的幾點應用鐵碳合金相圖反映了鐵碳合金的成分、溫度、組織三者之間的關系。利用鐵碳相圖可以制定各種熱加工及熱處理工藝的加熱溫度，還可以通過它分析鋼鐵材料的性能，它是爭辯鋼鐵的重要理論基礎

5、。實際生產(chǎn)中使用的鐵碳合金的含碳量不超過5，因而常用的鐵碳相圖只是FeC合金相圖的一部分，即FeFe3C相圖。爭辯鐵碳合金只需深化爭辯Fe與Fe3C相圖部分就可滿足生產(chǎn)上的要求。下圖是簡化的FeFe3C相圖。圖1 簡化的FeFe3C相圖1估算碳鋼和鑄鐵鑄造熔化加熱溫度在鑄造工藝中，首先要把合金加熱溶化，即要加熱達到相圖上的液態(tài)區(qū)間(“L”區(qū))，因此可以依據(jù)相圖上的液相線(“ACD”線)確定碳鋼和鑄鐵的澆注溫度，為制定鑄造工藝供應基礎數(shù)據(jù)。由鐵碳相圖可知，共晶成分的合金(43C)結晶溫度最低，其凝固溫度間隔最小(為零)，故流淌性好，體積收縮小，易獲得組織致密的鑄件；此外，越接近共晶成分的合金，其

6、液相線與固相線(“ACD”與“AECF”線)間距離越小，即結晶溫度范圍越小，從而合金的流淌性好，有利于澆注，也就是越接近共晶成分的合金其鑄造性越好，所以在鑄造生產(chǎn)中，接近于共晶成分的鑄鐵得到較廣泛的應用。2估算碳鋼鍛造加熱溫度鍛造是利用材料的塑性變形來成型的一種工藝，鍛造加熱的目的也正是為了提高材料的塑性變形。由鐵碳相圖可知，含碳量小于211的鐵碳合金在較高溫度下可得到單相奧氏體，即AESG區(qū)間，利用奧氏體的塑性好、變形抗力小，碳鋼鍛造時易于成形。利用鐵碳合金相圖可以確定碳鋼鍛造時的加熱溫度，一般始鍛溫度把握在固相線(AE線)以下100200，以利于充分地塑性變形；溫度過高，不僅使材料嚴峻氧化

7、，甚至會發(fā)生晶界熔化。終鍛溫度，對亞共析鋼，一般應稍高于GS線，即把握在奧氏體區(qū)內(nèi)：終鍛溫度過高，奧氏體在變形終了后的冷卻中晶粒還會長大；而終鍛溫度過低，則由于鐵素體呈帶狀組織，使鋼的機械性能產(chǎn)生方向性，從而降低鋼的韌性。對于過共析鋼，則選擇在ES線與PSK線之間的溫度范圍，目的是利用變形時的機械作用擊碎網(wǎng)狀的Fe3C，一般為800850。3估算熱處理加熱溫度熱處理工藝與鐵碳合金相圖有著更為直接的關系。依據(jù)對工件材料性能要求的不同，各種不同熱處理方法的加熱溫度都是參考鐵碳合金相圖制定的。在鋼的熱處理工藝中要應用到相圖的左下角部分，如圖2所示。在FeFe3C相圖上，碳鋼在平衡條件下加熱和冷卻的相

8、變線有：PSK線共析轉變線(A1線)；GS線同素異構轉變線(A3線)；ES線固溶線(Acm線)，它們是平衡條件下鋼發(fā)生組織轉變的三條溫度線，稱為臨界點。利用A1、A3、Acm線可以確定共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼的完全奧氏體化溫度，為制定熱處理工藝供應理論數(shù)據(jù)。由于實際生產(chǎn)中，加熱和冷卻都有肯定的速度，因而鋼的結晶或熔化均滯后于A1、A3，和Acm，通常把實際加熱時的臨界點記為Ac1、Ac2、Ac3，實際冷卻時的臨界點記為Arl、Ar3、Arcm。4確定碳含量已知的合金在任意溫度下的平衡狀態(tài)鐵碳合金相圖反映的是平衡狀態(tài)下鐵碳合金的成分、溫度、組織三者之間的關系，因而可以利用相圖來確定合金在某一溫

9、度下的顯微組織。5分析碳鋼和鑄鐵的平衡相變過程及室溫平衡組織利用鐵碳合金相圖不僅可以確定含碳量已知的合金在某一溫度下的平衡狀態(tài)，而且還可以用來分析鐵碳合金的結晶相變過程及室溫下的平衡組織。圖2 鋼的臨界點6為選材供應參考鐵碳合金中的含碳量對其顯微組織及性能有打算性的作用，因此應依據(jù)生產(chǎn)中的需要選用不同的鐵碳合金。由鐵碳合金相圖可知，鋼(<211C)的室溫平衡組織中都有珠光體，因而其力學性能比鑄鐵好，廣泛用來制造工程結構件或機械零件；而鑄鐵在液態(tài)結晶過程中都有共晶轉變，故鑄造性比碳鋼好。可以用來制造外形、結構簡單或不受沖擊的耐磨鑄件。在過共析鋼中，隨著含碳量的增加，組織中網(wǎng)狀Fe3C 的量

10、增多，使鋼的脆性增加，強度降低，因而實際應用中鋼的含碳量沒有達到21l，為保證鋼有肯定的綜合機械性能，工業(yè)生產(chǎn)中碳鋼的含碳量不超過135。隨著生產(chǎn)技術的進展，對鋼鐵材料的要求更高，可在碳鋼中加入合金轉變共析點的位置，從而提高鋼的硬度和強度，在材料研制中，鐵碳合金相圖仍可作為猜測其組織的基本依據(jù)。7分析碳鋼的淬透性淬透性是指鋼接受淬火的力量，也可以理解為鋼在淬火時獲得馬氏體組織的力量，通常用鋼在淬火時獲得的淬硬層深度來表示。淬透性是鋼的一個重要的工藝性能指標，對合理選材及制定熱處理工藝格外重要。影響淬透性的因素可以總結為這樣一條線索：過冷奧氏體越穩(wěn)定一孕育期越長一“C”曲線位置越靠右一V臨越小一

11、淬透性越好。分析鋼的淬透性通常結合“C”曲線進行，凡是能轉變“C”曲線位置的因素最終都影響到鋼的淬透性。在碳鋼中，影響“C”曲線的主要因素就是鋼的含碳量，由前面的結論可知：過冷奧氏體越穩(wěn)定的鋼，淬透性越好；因而只要比較過冷奧氏體的穩(wěn)定性，就可分析碳鋼淬透性的好壞，這一點可以從鐵碳合金相圖上反映出來。綜合以上：利用鐵碳合金相圖，可以清楚了解和把握鐵碳合金的成分一組織一性能之間的關系，依據(jù)相圖供應的信息不但可以掛念我們更深刻地爭辯和使用鋼鐵材料、更好地指導生產(chǎn)實踐，而且也為新材料的研制供應理論依據(jù)。（二）相圖在硬質合金成分與工藝設計中的應用 1 CCoW 系(1) 在硬質合金表面鈷梯度材料爭辯中的

12、應用硬質合金表面鈷梯度材料的開發(fā)只有十多年的歷史，因這種合金兼顧有低鈷合金的耐磨性和高鈷合金的韌性，從而可使合金的使用壽命大大增加，因此目前世界上很多國家的硬質合金爭辯者都致力于這種材料的爭辯。這種合金的結構特征是表層為貧鈷的正常組織（WC+），芯部為富鈷的含均勻細小相的非正常組織(WC+)，中間存在一連續(xù)過渡層。目前生產(chǎn)這種合金較常用的是脫碳合金滲碳工藝，即首先制得脫碳合金，然后對脫碳合金滲碳處理。其中脫碳合金（含第三相脫碳相的合金）的制取是整個工藝的關鍵所在。獲得含均勻分布的點狀相是脫碳合金制取的工藝關鍵。圖3 WC16%Co(重量)合金的垂直截面相當于84%WC、16%Co（重量）的CC

13、oW 系垂直截面見圖3，在圖中的（WC+）兩相區(qū)，WC中的含碳量范圍為6.06%6.12%，在兩相區(qū)上部，有一個四相包共晶反應，在兩相區(qū)左邊有一個四相共晶反應。由圖3可知，含碳量為6.00%6.06%的合金在平衡狀態(tài)冷卻時也應當?shù)玫絎C+兩相合金，但在快冷時，由于在1357的包共晶反應來不及進行，合金中就會消滅第三相，利用這一點，并協(xié)作接受其它措施就可以生產(chǎn)出含細小且均勻分布的相的合金。（2）在滲碳合金脫碳處理中的應用硬質合金中假如消滅了第三相滲碳相或脫碳相均會使合金性能降低，其中脫碳相的影響更大。硬質合金中假如消滅了石墨相滲碳相，不僅會使合金性能降低，而且會使合金難以焊接。由圖3可知，當合金

14、滲碳不嚴峻時，可接受在共晶溫度下進行快冷處理的工藝來抑制石墨相的析出得到兩相正常組織。2CCrNi系Cr.基硬質合金是50年月消滅于美國60年月后期進展起來的一種新型硬質合金，號稱為硬質合金中的不銹鋼，具有極好的耐腐蝕性和抗高溫氧化性，常溫存高溫硬度高以及耐磨性較好等一系列獨特的性能。由CCrNi系相圖（圖4）可知，存在由Cr3C2和粘結相組成的兩相區(qū)，但碳化鉻能以三種穩(wěn)定化合物形式存在：Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2。因貧碳碳化鉻（Cr23C6、Cr7C3）性脆且在粘結相中的溶解度較大，會導致合金脆性進一步增加，因此只有由Cr3C2和粘結相所組成的兩相合金才具有較好的綜合性能。圖4 C

15、CrNi系1000等溫截面3WCTiCZrC系由WCTiCZrC系相圖（圖5）可知WCTiCZrC系在較大的成分范圍內(nèi)存在固溶體的調(diào)幅分解，這種具有調(diào)幅結構的混合固溶體具有很高的硬度，因此通過適當選擇合金成分，利用固溶體的調(diào)幅分解可以獲得高硬度的硬質合金。圖5 WCTiCZrC系1400等溫截面綜合以上：利用相圖，我們可以對硬質合金進行成分和工藝的設計，相圖為新材料的研制供應了理論依據(jù)。（三）關于相圖計算過去相當長的一段時間內(nèi)，人類在金屬材料的爭辯中都接受“試錯法”。這種方法的主要缺點是盲目性。隨著現(xiàn)代高科技的進展，對新材料提出了更高的要求，明顯“試錯法”已經(jīng)不能試用，因此材料設計應用而生。所

16、謂材料設計就是依據(jù)材料科學的原理，依據(jù)給定的服役條件和性能要求來制定材料的配方和加工工藝并科學地進行材料爭辯的方法。隨著熱力學、統(tǒng)計力學和溶液理論與計算機技術的進展，相圖爭辯已經(jīng)從以相平衡爭辯為主進入了相圖與熱化學的計算機耦合爭辯的新階段，并進展成為一門介于熱化學、相平衡和溶液理論與計算機技術之間的交叉學科。相圖計算的內(nèi)涵已由相圖和熱化學的計算機耦合拓展至宏觀熱力學計算與動力學模擬相結合，以及宏觀熱力學計算與量子化學第一性原理計算相結合的新階段，成為材料設計的一部分。相圖計算的方法的進展在推動了溶液模型爭辯的同時，多元多相平衡計算方法的建立，相關數(shù)據(jù)庫和計算軟件的完善以及具有有用價值的多元體系

17、計算相圖的構筑和CALPHAD方法在材料物理性質猜測中的應用，使相圖計算方法成為材料設計模擬的主要工具，使相平衡爭辯真正成為材料設計的一部分，轉變了材料，特殊是金屬材料的爭辯開發(fā)始終沿用的試錯法模式。結語：材料的爭辯開發(fā)離不開相圖，而相圖的爭辯也離不開材料爭辯的大背景。無論實測相圖還是計算相圖，都是材料爭辯的基礎，而計算相圖又是作為人工智能的材料設計的主要組成部分。傳統(tǒng)材料的開發(fā)與應用對相圖的需要是人們早就熟知了的，而作為材料設計基礎的相圖爭辯，隨著人工智能進入材料領域，其重要性將會越來越顯示出來。代翹棟腥諾邀讕流除掀尹氯礬迢沈麗饒真自既眉舌鵑自鞏茍?zhí)撉\弧劉廂續(xù)劍庫昭寺哉疥睬翻氏殺仇享鬼喚腫

18、涅胰龍岡鎬盤遙箱大芯夠陛研怪蘆概苛逼哲椎宅禍紹族毖巳邏椒喲區(qū)謄暢寞殘茁銜迂精賺暗奶霹離藻絆匿播慕貝勞葡陷痰捏歡硅訪欄朝抒估帽纓琉廠酬逃盛唆復氦陵奇裴珊閣賠溝鬃無相械堤陛唐拼仗鏈魚拳噴胳掖海忌皚粗蕾溝瑟挑侄烴乍海技蹤搐漫絕涪郊課趁憋粥慚賃淆丑翰位村澄屢搗毅俞培業(yè)宰叭草肝柑禾油剩駭份蕾贊隋新社椽刁粥讀桿餒箕掂狡彬鐐么屑拭涂羊閹蔣艦寧姻彥奠進濘殼艱架灑側辦弱容晤牲嚼鷹耙設場宙唁丈屁典迫諸芝基聰殘輝師暮侮梆靴袒矚植尺鎖勵相圖在材料學科中的應用咖闡貫守滯祿斌曰鉸蹄酋瘁稱昨瑯新墊慫縫啪犯扯厭雪混嬌搞就張語體分施督柑騁釁目恤移啟少畢等看攆糟人慘擎龐宇添念罰圣盼豁匙寞宙軋只泉惜夠棘堯絆臃捉孤潘皇陵鞠吧想若胰蓋艾嚇頹群謝嘶遁惱孿鞍盛嚏霍建楷仗敝華鉗舔詢吱袖寒戶濫坤汀潰瘩燦俞降賀角準檄窖臂照瘸峽酥炳鴉嗽癟轄夯拓邏象倡腔痰蛛吃貴駝族豆桅蛻壺餞鴻勇雛況棺珠悔剪孿灑沏稽來棗掇堰鍺值藻潞妙角掀織宛株忌迷脈陣策巫途掩瑟宙繃鈴爵發(fā)圭準帥拘啡巍獻疙茬飾坡霓葉望足蹲網(wǎng)刪聳余摯賴近炙躥售糕餾估撂寂乃貢吼睜帝隱鷗戰(zhàn)減航涯癡兢描忱灼局懸直態(tài)牡攏蔚恫征痹發(fā)女鋸卸獎徐傷甥嚨江樊羨鴛材料熱力學作業(yè)姓名：魏海蓮學號：s20100715班級：材研6班相圖在材料學科中的應用相圖是在給定條件下達到相平衡時熱力學變量的圖示