第四章二元相圖及應(yīng)用

1、l合金：合金：由兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。 l組元：組元：組成合金最基本的、獨立的物質(zhì)。l具有兩個組元的合金稱為二元合金。1.1.二元相圖的概念：二元相圖的概念： 相圖的重要性：相圖的重要性：01XXQXQQQLLLLLXXXXQ0LLXXXXQ0； %1000XXXXQLL%1000XXXXQLL； 00XXXXQQLLXXQXXQLL00； 或： l實際結(jié)晶過程中，由于冷速較快使晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析。l固溶體按樹枝狀方式生長，使得先結(jié)晶的枝干與后結(jié)晶的分枝成分不同的晶內(nèi)偏析現(xiàn)象稱為枝晶偏析。l消除方法：擴(kuò)散退

2、火或均勻化。一、二元勻晶相圖：一、二元勻晶相圖：概念：概念：從液相中直接結(jié)晶出固溶體的反應(yīng)稱為從液相中直接結(jié)晶出固溶體的反應(yīng)稱為勻勻晶反應(yīng)晶反應(yīng)，只發(fā)生勻晶反應(yīng)的相圖稱為勻，只發(fā)生勻晶反應(yīng)的相圖稱為勻晶晶相圖相圖。特點：特點：勻晶相圖中兩組元在液態(tài)、固態(tài)下都能無勻晶相圖中兩組元在液態(tài)、固態(tài)下都能無限互溶。限互溶。典型合金系：典型合金系： Cu-NiCu-Ni、Cu-AuCu-Au、Au-AgAu-Ag、Fe-NiFe-Ni、W-MoW-Mo、Cr-MoCr-Mo等。等。相圖分析：相圖分析：略。 二、二元共晶相圖（圖二、二元共晶相圖（圖4-34-3）：）：概念：概念：兩組元在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有

3、限互溶、或兩組元在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶、或完全不互溶，且冷卻過程中發(fā)生共晶反應(yīng)的完全不互溶，且冷卻過程中發(fā)生共晶反應(yīng)的相圖，稱為相圖，稱為共晶相圖共晶相圖。 特點：特點：兩組元在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶、或兩組元在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶、或完全不互溶。完全不互溶。典型合金系：典型合金系： Pb-SnPb-Sn、Cu-AgCu-Ag、Al-AgAl-Ag、Al-SiAl-Si、Pb-BiPb-Bi 。共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)：在一定條件（溫度、成分）下，由均勻在一定條件（溫度、成分）下，由均勻液相同時結(jié)晶出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變。液相同時結(jié)晶出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變。 l基本相：L、；l兩個不完整

4、的勻晶兩相區(qū)：L+、L+；l共晶點、共晶溫度及共晶反應(yīng)：)dceL （l 一個完整的兩相區(qū)： +；l特殊點：特殊點：熔點、共晶點、最大溶解度點；l線：線：液相線、固相線、共晶線（三相區(qū)）、溶解度曲線（析出線）；l相區(qū)：相區(qū)：三個單相區(qū)、三個兩相區(qū)、一個三相區(qū)。l合金按相圖分類：合金按相圖分類： 固溶體合金、共晶合金、 亞共晶合金和過共晶合金 1234LL123溫度 時間圖4-4 合金的冷卻曲線及組織變化示意圖結(jié)晶過程：結(jié)晶過程：勻晶反應(yīng)+二次析出。室溫組織：室溫組織：+ 1L相L相(+)(+)溫度時間圖4-5 合金的冷卻曲線及組織變化示意圖1結(jié)晶過程結(jié)晶過程 ：共晶反應(yīng)+二次析出。室溫組織：室

5、溫組織： 共晶組織（+）。 12L相L相相相（+）相（+）相12溫度 時間圖4-6 合金的冷卻曲線及組織變化示意圖結(jié)晶過程結(jié)晶過程 ：勻晶反應(yīng)+共晶反應(yīng)+二次析出 。室溫組織：室溫組織： +（+）+ 。 12在固態(tài)下組元之間不溶解的共晶相圖： 共析反應(yīng)：共析反應(yīng)：一定成分的固相，在一定溫度下，同時析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相，這個轉(zhuǎn)變過程。 C1d2e 特點：轉(zhuǎn)變在固態(tài)下進(jìn)行，原子擴(kuò)散慢，組織細(xì)小。 L L 2 11212dceb1b2a1a2溫度 A B% B圖4-11 具有共析反應(yīng)的二元相圖1.包晶相圖： Mg 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SiSi%

6、圖4-10 Mg-Si合金相圖16001200 800 400溫 度/Mg2Si1087 56.5LMg2SiLSi 946.7LMg2Si638.8 1.38LMgMg2SiSiMgMg2Si1414 Ll合金的相組成、組織組成決定于其成分、合金的相組成、組織組成決定于其成分、溫度；溫度；l室溫相組成與組織組成的差別。室溫相組成與組織組成的差別。 A B A B A B% B（a）溫度強(qiáng)度 硬度電阻 A B溫度強(qiáng)度 硬度電阻 A B A B% B（b）圖4-12 相圖與合金強(qiáng)度、硬度、電阻之間關(guān)系 A B A B A B A B% B（a）溫度 流動性縮 孔形式溫度流動性縮孔形式 A BA

7、B% B（b） 圖4-13 相圖與合金鑄造性能之間關(guān)系分散分散集中集中ABCDEFNGSPKQJH溫度（）wc（%）Fe6.691.鐵素體（Ferrite)：或F表示；2.奧氏體(Austenite)：或A表示；3.滲碳體（Cementite):Fe3C或Cm表示；1.特性點（表4-1）：A、C、D、E、S、P；2.特性線：ES線（Acm） 、PQ線、GS線（A3） 、ECF線（1148）、PSK線（727）；3.共晶轉(zhuǎn)變：形成萊氏體（Ledeburite)4.共析轉(zhuǎn)變：形成珠光體（Pearite)）（共晶轉(zhuǎn)變CFeALLEeCC31148)(3727CFeFPAPCS 共析轉(zhuǎn)變l鐵碳合金的分

8、類：（1）工業(yè)純鐵（wCT1T1T2T2T3T3T4TT4%3 . 7%10077. 069. 677. 02 . 1%100%7 .92%10077. 069. 62 . 169. 6%100%34KSjSCFeKSKjP%6 .22%10077. 069. 677. 011. 2%)(max3CFe%7 .17%1000218. 069. 60218. 02 . 1%100%3 .82%1000218. 069. 62 . 169. 6%100%434PKPjCFePKKjF思考題：在室溫的含碳量為wC=1.2%鐵-碳二元合金中Fe3C、 Fe3C和Fe3C共析、各為多少？%18.52%1

9、0011. 269. 63 . 469. 6%100%82.47%10011. 269. 611. 23 . 4%100%113EFFjAEFEjCFe共晶共晶%81.11%37.40%18.52%37.40%10077. 069. 63 . 469. 6%100%32CFeKSKjP思考題：如何利用Fe3C最大量計算共晶白口鑄鐵中的二次滲碳體相對量？%2 .11%99.50%19.62%99.50%10077. 03 . 45 . 23 . 4%19.62%10011. 23 . 45 . 23 . 4%100%32CFePCECjA先析思考題：1.如何計算萊氏體中的共晶滲碳體相對含量？2.如何計算全部二次滲碳體相對含量？%29.29%1003 .469.63 .45%100%23FCCjCFe*思考題：如何計算過共晶白口鑄鐵中五種滲碳體的相對含量？1.在選