第四章 材料成形凝固與二元合金相圖

1、紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料第四章材料的成形凝固與二元合金相圖第四章材料的成形凝固與二元合金相圖4.14.1金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶4.24.2二元合金相圖與合金的結(jié)晶二元合金相圖與合金的結(jié)晶紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 凝固：凝固：物質(zhì)由液物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。過程。 結(jié)晶：結(jié)晶：物質(zhì)由液物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的過程。過程。 相變：相變：物質(zhì)由一物質(zhì)由一個相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相的過程。個相的過程。 因而結(jié)晶過程是因而結(jié)晶過程是相變過程。相變過程。玻璃制品玻璃制品水晶水晶紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 4.14.1金屬的結(jié)晶

2、金屬的結(jié)晶一、金屬結(jié)晶的條件一、金屬結(jié)晶的條件結(jié)晶（或稱一次結(jié)晶）結(jié)晶（或稱一次結(jié)晶） ：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。二次結(jié)晶或重結(jié)晶：二次結(jié)晶或重結(jié)晶：金屬從一種固體晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固金屬從一種固體晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固體晶態(tài)的過程。體晶態(tài)的過程。冷卻曲線：冷卻曲線：將溫度隨時間變化的關(guān)系繪制成的曲線。將溫度隨時間變化的關(guān)系繪制成的曲線。過冷：實際結(jié)晶溫度比理論結(jié)晶溫度略低一些的現(xiàn)象。過冷：實際結(jié)晶溫度比理論結(jié)晶溫度略低一些的現(xiàn)象。過冷度：理論結(jié)晶溫度過冷度：理論結(jié)晶溫度T T0 0與實際結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度T Tn n之差。用之差。用 T T 表示。表示。 即：即

3、： T= TT= T0 0TTn n冷卻速度越大，則開始結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。冷卻速度越大，則開始結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料曲線上水平階曲線上水平階段是由于結(jié)晶段是由于結(jié)晶時放出結(jié)晶潛時放出結(jié)晶潛熱引起的。熱引起的。金屬的冷卻曲線金屬的冷卻曲線紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料1 1、晶核的形成、晶核的形成 液態(tài)金屬結(jié)晶是由液態(tài)金屬結(jié)晶是由形核形核和和長大長大兩個密切聯(lián)系的基本兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的。過程來實現(xiàn)的。 自發(fā)形核（均勻形核）：從液態(tài)內(nèi)部由金屬本身原自發(fā)形核（均勻形核）：從液態(tài)內(nèi)部由金屬本身原子自發(fā)長出結(jié)晶核心的過程

4、。子自發(fā)長出結(jié)晶核心的過程。非自發(fā)形核（非均勻形核）：依附于雜質(zhì)而生成晶非自發(fā)形核（非均勻形核）：依附于雜質(zhì)而生成晶核的過程叫做非自發(fā)形核。核的過程叫做非自發(fā)形核。二、純金屬的結(jié)晶過程二、純金屬的結(jié)晶過程紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 晶核的形成方式晶核的形成方式 形核有兩種方式，即形核有兩種方式，即均勻形核均勻形核和和非均勻形核非均勻形核。 由液體中排列規(guī)則的原子團形成晶核稱均勻形由液體中排列規(guī)則的原子團形成晶核稱均勻形核。核。 以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻形核。非均勻形核更為普遍。形核。非均勻形核更為普遍。均勻形核均勻形核非均勻

5、形核示意圖非均勻形核示意圖紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料2 2、晶核的長大、晶核的長大平面長大（均勻長大）平面長大（均勻長大）。在冷卻速度較小的情況下，純金。在冷卻速度較小的情況下，純金屬晶體主要以其表面向前平行推移的方式長大。屬晶體主要以其表面向前平行推移的方式長大。樹枝狀長大樹枝狀長大。當(dāng)冷卻速度較大，特別是存在有雜質(zhì)時，晶。當(dāng)冷卻速度較大，特別是存在有雜質(zhì)時，晶體與液體界面的溫度會高于近處液體的溫度，形成負溫度梯體與液體界面的溫度會高于近處液體的溫度，形成負溫度梯度，這時金屬晶體往往以樹枝狀的形狀長大。度，這時金屬晶體往往以樹枝狀的形狀長大。 圖圖4-1 4-1 金屬結(jié)晶示意圖

6、金屬結(jié)晶示意圖紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料均勻長大均勻長大樹枝狀長大樹枝狀長大紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 在正溫度梯度下，晶體生長以平面狀態(tài)向前在正溫度梯度下，晶體生長以平面狀態(tài)向前推進。推進。正溫度梯度正溫度梯度紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料樹枝狀結(jié)晶樹枝狀結(jié)晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶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紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料三、晶粒大小控制三、晶粒大小控制 1 1、晶粒度、晶粒度2 2、晶粒大小對金屬性能的影響晶粒大小對金屬性能的影響 晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的指標(biāo)，可用是表示晶粒大小的

7、指標(biāo)，可用晶粒的平均面積或平晶粒的平均面積或平均直徑來表示均直徑來表示。工業(yè)上通常采用晶粒度等級來表示晶粒大小。工業(yè)上通常采用晶粒度等級來表示晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度分為標(biāo)準(zhǔn)晶粒度分為八八級，一級最粗，八級最細。級，一級最粗，八級最細。 圖圖3-23-2是退火態(tài)是退火態(tài)70703030黃銅的硬黃銅的硬度與晶粒尺寸的關(guān)系。從圖中可度與晶粒尺寸的關(guān)系。從圖中可以看出，晶粒大小對硬度影響很以看出，晶粒大小對硬度影響很大，晶粒越細，硬度越高大，晶粒越細，硬度越高 圖圖3-23-2黃銅晶粒尺寸與硬度的關(guān)系黃銅晶粒尺寸與硬度的關(guān)系總之，總之，晶粒愈小晶粒愈小，其強度、塑性、其強度、塑性、韌性愈高。韌性愈高。紅

8、河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料3 3、晶粒大小的控制、晶粒大小的控制 決定晶粒度的因素決定晶粒度的因素 控制晶粒大小的方法控制晶粒大小的方法 形核率（形核率（N N）：）：單位時間單位體單位時間單位體積內(nèi)形成晶核的數(shù)目積內(nèi)形成晶核的數(shù)目。長大速度（長大速度（G G） ：晶核在單位晶核在單位時間內(nèi)生長的長度時間內(nèi)生長的長度。其比值其比值N/GN/G越大，晶粒越細越大，晶粒越細小小。 1 1）控制過冷度）控制過冷度2 2）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理（孕育處理）（孕育處理）3 3）振動、攪拌等方法）振動、攪拌等方法紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料四、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變四、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

9、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。圖圖4-44-4純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 如：鈦、錫、鈷、錳等金如：鈦、錫、鈷、錳等金屬也存在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。屬也存在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料4.24.2二元合金相圖與合金的結(jié)晶二元合金相圖與合金的結(jié)晶1 1、二元合金相圖的建立、二元合金相圖的建立 相圖：相圖：表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡明示圖，也稱為的一種簡明示圖，也稱為平衡圖平衡圖或或狀態(tài)

10、圖。狀態(tài)圖。平衡平衡：指在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和：指在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化所達到的一種狀態(tài)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化所達到的一種狀態(tài)。 合金相圖（合金狀態(tài)圖或合金平衡相圖）：合金相圖（合金狀態(tài)圖或合金平衡相圖）：表示在平衡條件下，表示在平衡條件下，合金的成分、溫度、合金相之間的關(guān)系圖解。合金的成分、溫度、合金相之間的關(guān)系圖解。 二元合金相圖二元合金相圖：用一個以溫度軸為縱坐標(biāo)、合金成分為橫：用一個以溫度軸為縱坐標(biāo)、合金成分為橫坐標(biāo)的平面圖形。坐標(biāo)的平面圖形。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料現(xiàn)以現(xiàn)以CuCuNiNi二元合金相圖為例，

11、說明用熱分析實驗法二元合金相圖為例，說明用熱分析實驗法建立相圖的基本過程。如圖建立相圖的基本過程。如圖3 35 5所示。其中所示。其中b)b)圖為冷圖為冷卻曲線。卻曲線。 配制一系列不同成分的配制一系列不同成分的CuCuNiNi合金，如表合金，如表3 33 3所列所列 表表336組不同的組不同的CuNi合金合金序號123456合金成分Cu100806040200Ni020406080100紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料時間a）Cu-Ni合金冷卻曲線溫度b)Cu-Ni合金相圖100圖35測定Cu-Ni合金相圖Ni/20406080NiCu0100Cu80Cu60Cu40Cu20Cu10

12、0NiAL測定它們的冷卻曲線測定它們的冷卻曲線（如圖（如圖3 36a6a），正確標(biāo)明各相），正確標(biāo)明各相變點。變點。將冷卻曲線上各將冷卻曲線上各相變點相變點投影到溫度投影到溫度成分坐標(biāo)圖中成分坐標(biāo)圖中相應(yīng)的合金成分線上相應(yīng)的合金成分線上，將意義相同的點連接起來就構(gòu)，將意義相同的點連接起來就構(gòu)成了成了CuCuNiNi二元合金相圖，如圖二元合金相圖，如圖3 36b6b所示。所示。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 相圖表示了在緩冷條件下不同成分合金的組相圖表示了在緩冷條件下不同成分合金的組織隨溫度變化的規(guī)律，是制訂熔煉、鑄造、織隨溫度變化的規(guī)律，是制訂熔煉、鑄造、熱加工及熱處理工藝的重要依

13、據(jù)。熱加工及熱處理工藝的重要依據(jù)。 根據(jù)組元數(shù)根據(jù)組元數(shù), , 分為二元相圖、三元相圖和多分為二元相圖、三元相圖和多元相圖。元相圖。Fe-C二元相圖二元相圖三元相圖三元相圖紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料2 2、二元勻晶相圖、二元勻晶相圖相圖分析相圖分析定義：定義：凡兩組元在液態(tài)、固態(tài)均能以任何比例互溶，形成無限凡兩組元在液態(tài)、固態(tài)均能以任何比例互溶，形成無限固溶體的相圖。固溶體的相圖。 CuNiCuNi相圖為典型的勻晶相相圖為典型的勻晶相圖。圖。A A點點：純：純CuCu的熔點。的熔點。B B點點：純：純NiNi的熔點。的熔點。AlAl1 1B B為液相線為液相線AaAa1 1B B

14、為固相線為固相線圖中有圖中有兩個單相區(qū)兩個單相區(qū)和一個和一個雙雙相區(qū)相區(qū)（L+L+相區(qū)）。相區(qū)）。以以點成分的點成分的CuNiCuNi合金（合金（NiNi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%b%）為例分析結(jié)晶過程。）為例分析結(jié)晶過程。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料固溶體合金的結(jié)晶過程固溶體合金的結(jié)晶過程 以含以含NiNi為為X X的合金為例，從高溫液態(tài)緩慢冷卻到室溫的結(jié)晶過程如圖的合金為例，從高溫液態(tài)緩慢冷卻到室溫的結(jié)晶過程如圖4 46b6b、c c所示。所示。 LA0C uN i7 62 5 N i / 1 0 0時 間1 0 8 3 1 4 5 2 XX aX babCa1a1b1b2b

15、2a2aCb溫度LLL mLm圖 2 1 0 C u - N i 合 金 相 圖 嶼 冷 卻 曲 線 c ) X 合 金 的 冷 卻 曲 線b ) C u - N i 合 金 相 圖a ) 杠 桿 定 律 的 力 學(xué) 比 喻圖圖4 46 6Cu-NiCu-Ni合金相圖與冷卻曲線合金相圖與冷卻曲線紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料兩相區(qū)內(nèi)某一溫度下平衡的兩個相（液相兩相區(qū)內(nèi)某一溫度下平衡的兩個相（液相L L固相固相），它們），它們的相對量可用杠桿定律求出，如圖的相對量可用杠桿定律求出，如圖4 47a7a所示。設(shè)合金總重為所示。設(shè)合金總重為m m、液相重為液相重為 、固相重為、固相重為 ，則

16、：，則： LmmmmmLXmXmXmbaL)()(XXmXXmbaLacXXabcXXbbcmacmLabbcmmL100abacmm100從而可得從而可得: : 它只它只適用于適用于兩個平衡相的相對重量的計算。兩個平衡相的相對重量的計算。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 上式與力學(xué)中的杠桿定律完全相似，因此稱上式與力學(xué)中的杠桿定律完全相似，因此稱之為杠桿定律。即合金在某溫度下兩平衡相之為杠桿定律。即合金在某溫度下兩平衡相的重量比等于該溫度下與各自相區(qū)距離較遠的重量比等于該溫度下與各自相區(qū)距離較遠的成分線段之比。的成分線段之比。 在杠桿定律中，杠桿的支點是合金的成分，在杠桿定律中，杠

17、桿的支點是合金的成分，杠桿的端點是所求的兩平衡相（或兩組織組杠桿的端點是所求的兩平衡相（或兩組織組成物）的成分。成物）的成分。 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。杠桿定律只適用于兩相區(qū)。 例例（如圖）（如圖）%5 .61%10045. 058. 045. 053. 0Q%5 .38%10045. 058. 053. 058. 0 LQ紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料勻晶結(jié)晶特點：勻晶結(jié)晶特點： 1 1）與純金屬一樣，）與純金屬一樣，固溶體從液相中結(jié)晶出來的過程中，也包括有固溶體從液相中結(jié)晶出來的過程中，也包括有生核與長大兩個過程，但固溶體更趨向于樹枝狀長大。生核與長大兩個過程，但固溶體更趨向于樹

18、枝狀長大。 2 2）固溶體結(jié)晶是在一個溫度區(qū)間內(nèi)進行，即為一個變溫結(jié)晶過程。）固溶體結(jié)晶是在一個溫度區(qū)間內(nèi)進行，即為一個變溫結(jié)晶過程。 3 3）在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的成分（即）在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的成分（即NiNi含量）是確定的。含量）是確定的。 4 4）在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的質(zhì)量比是一定的，如在溫度）在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的質(zhì)量比是一定的，如在溫度T T1 1時，時，兩相的質(zhì)量比可用下式表達：兩相的質(zhì)量比可用下式表達： 式中，式中，m mL L為相的質(zhì)量；為相的質(zhì)量；m m為為相的質(zhì)量；相的質(zhì)量；bcbc、acac為線段長度，可用其橫坐標(biāo)為線段長度，可用其橫坐標(biāo)

19、上的數(shù)字來度量。由杠桿定律可算出在上的數(shù)字來度量。由杠桿定律可算出在T T1 1時液相和固相在合金中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：時液相和固相在合金中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： acbcmmLabacmmabbcLmmL%，5)5)產(chǎn)生枝晶偏析產(chǎn)生枝晶偏析 定義：定義：結(jié)晶后的成分不均勻保留在枝晶中。結(jié)晶后的成分不均勻保留在枝晶中。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料枝晶偏析枝晶偏析 合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻條件下才能得到成分均勻的條件下才能得到成分均勻的固溶體。但實際冷速較快，固溶體。但實際冷速較快，結(jié)晶時固相中的原子來不及結(jié)晶時固相中的原子來不及擴散，使先結(jié)晶出的枝晶軸擴散，使先結(jié)晶出的枝晶軸

20、含有較多的高熔點元素（如含有較多的高熔點元素（如Cu-NiCu-Ni合金中的合金中的NiNi）, , 后結(jié)晶后結(jié)晶的枝晶間含有較多的低熔點的枝晶間含有較多的低熔點元素元素( (如如Cu-NiCu-Ni合金中的合金中的Cu)Cu)。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱作枝晶偏析。象稱作枝晶偏析。 不僅與冷速有關(guān)，而且與液固相線的間距有關(guān)。不僅與冷速有關(guān)，而且與液固相線的間距有關(guān)。 冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。 枝晶偏析會影響合金的力學(xué)、

21、耐蝕、加工等性能。枝晶偏析會影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。l生產(chǎn)上常將鑄件加熱到固相線以下生產(chǎn)上常將鑄件加熱到固相線以下100-200100-200長時間保溫，以使原子充分?jǐn)U散、成分均勻，長時間保溫，以使原子充分?jǐn)U散、成分均勻，消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱作消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱作擴散退擴散退火火。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料Cu-NiCu-Ni合金的平衡組織與枝晶偏合金的平衡組織與枝晶偏析組織析組織平衡組織平衡組織枝晶偏析組織枝晶偏析組織紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料3 3、二元共晶相圖、二元共晶相圖 定義：定義：兩組元在液態(tài)下互溶，但在固態(tài)下這兩種組元可

22、互不溶兩組元在液態(tài)下互溶，但在固態(tài)下這兩種組元可互不溶解或能部分溶解，形成兩種不同固相并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖。解或能部分溶解，形成兩種不同固相并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖。共晶轉(zhuǎn)變：共晶轉(zhuǎn)變：具有一定成分的液態(tài)合金，在一定溫度下，同時結(jié)具有一定成分的液態(tài)合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出兩種不同成分、結(jié)構(gòu)固相的轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為共晶組織晶出兩種不同成分、結(jié)構(gòu)固相的轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為共晶組織稱共晶體。稱共晶體。固相1固相2一定成分液相一定的加熱溫度一定的冷卻溫度紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料相圖分析相圖分析圖圖3-73-7為為PbSnPbSn合金相圖合金相圖。AEBAEB：液相線：液相線ACENBA

23、CENB：固相線固相線MFMF線：線：SnSn在在PbPb中溶解度線中溶解度線NCNC線：線：PbPb在在SnSn中溶解度線中溶解度線 三個單相區(qū)：三個單相區(qū)：（L L、）NCEL恒溫圖圖3-7 PbSn3-7 PbSn合金相圖合金相圖三個兩相區(qū)：三個兩相區(qū)：（L+L+、L+L+、+）水平線：水平線：三相三相L+L+共存線，共晶反應(yīng)線共存線，共晶反應(yīng)線E E點：點：共晶點，發(fā)生共晶反應(yīng)溫度稱為共晶共晶點，發(fā)生共晶反應(yīng)溫度稱為共晶溫度即溫度即183183。 紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩相的機械混合物稱共晶相的機械混合物稱共晶體或共晶組織。發(fā)生

24、共體或共晶組織。發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度稱共晶溫晶反應(yīng)的溫度稱共晶溫度。代表共晶溫度和共度。代表共晶溫度和共晶成分的點稱共晶點。晶成分的點稱共晶點。Pb-Sn共晶組織共晶組織共晶體長大示意圖共晶體長大示意圖 Sn原子原子擴散擴散Pb原子原子擴散擴散紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 具有共晶成分的合金稱具有共晶成分的合金稱共晶合金共晶合金。在共晶線上，凡。在共晶線上，凡成分位于共晶點以左的合金稱成分位于共晶點以左的合金稱亞共晶合金亞共晶合金，位于共，位于共 晶點以右的合晶點以右的合金稱金稱過共晶合過共晶合金。金。l凡具有共晶線凡具有共晶線成分的合金液成分的合金液體冷卻到共晶體冷卻到共晶溫度時都

25、將發(fā)溫度時都將發(fā)生共晶反應(yīng)。生共晶反應(yīng)。L+L+ C CD DA AB B紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料典型合金結(jié)晶過程典型合金結(jié)晶過程 1 1）合金）合金I I的平衡結(jié)晶過程分析的平衡結(jié)晶過程分析共晶合金：共晶合金：對應(yīng)于共晶點成分的合金（如圖對應(yīng)于共晶點成分的合金（如圖3 38 8中合金中合金IIII）。）。亞共晶合金：亞共晶合金：成分位于共晶點以左，成分位于共晶點以左，M M點以右的合金（如圖點以右的合金（如圖3 38 8中合金中合金IIIIII）。）。過共晶合金：過共晶合金：成分位于共晶點以右，成分位于共晶點以右，N N點以左的合金（如圖點以左的合金（如圖3 38 8中合金中

26、合金IVIV）。）。端部固溶體合金：成分位于端部固溶體合金：成分位于M M點以左或點以左或N N點以右的合金（如圖點以右的合金（如圖3 38 8中合金中合金I I）。）。 結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程：結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程： IILL433221結(jié)晶示意圖如圖結(jié)晶示意圖如圖3 38 8所示：所示： 圖圖3 38 8合金合金I I結(jié)晶過程示意圖結(jié)晶過程示意圖運用杠桿定律，兩相的質(zhì)運用杠桿定律，兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：量分?jǐn)?shù)為： %1001FGGb%1001FGFbII合金合金I I室溫組織由室溫組織由和和組成。組成。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料2 2）合金）合金IIII（共晶體）結(jié)晶過程分析（共晶體）結(jié)晶過程分析

27、 結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程：結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程： NMtEL)2( 點結(jié)晶示意圖如圖結(jié)晶示意圖如圖3 39 9所示：所示： 圖圖3 39 9合金合金IIII結(jié)晶過程示意圖結(jié)晶過程示意圖合金合金IIII的室溫組織為的室溫組織為（）。 圖圖3 31010共晶合金組織的形態(tài)共晶合金組織的形態(tài)紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料3 3）合金）合金IIIIII（亞共晶合金）結(jié)晶過程分析（亞共晶合金）結(jié)晶過程分析 結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程：結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程： IILL)(3221結(jié)晶示意圖如圖結(jié)晶示意圖如圖310所示：所示： 圖圖311合金合金III結(jié)晶過程示意圖結(jié)晶過程示意圖勻晶轉(zhuǎn)變是液相和固相勻晶轉(zhuǎn)變是液相和固相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可的質(zhì)

28、量分?jǐn)?shù)，可用杠桿定律用杠桿定律計算，即：計算，即： %1002MEMbL100%2MEEb合金的室溫組織為初生合金的室溫組織為初生+(+) +(+) ，合金的組成相為合金的組成相為和和。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料4 4）合金）合金IVIV（過共晶合金）結(jié)晶過程分析（過共晶合金）結(jié)晶過程分析 結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程：結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程： IILL)(3221結(jié)晶示意圖如圖結(jié)晶示意圖如圖3 31111所示：所示： 圖圖3 31212過共結(jié)晶合金過程示意圖過共結(jié)晶合金過程示意圖最終室溫組織為最終室溫組織為（）。）。 II紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 組織組成物在相圖上的標(biāo)注組織組成物在相圖

29、上的標(biāo)注 組織組成物是指組成合金顯微組織的獨立部分。組織組成物是指組成合金顯微組織的獨立部分。l 和和 , , 和和 , ,共晶體共晶體( ( + + ) )都是組都是組織組成物?？椊M成物。l相與相之間相與相之間的差別主要的差別主要在結(jié)構(gòu)和成在結(jié)構(gòu)和成分上。分上。紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料 組織組成物之間的差別主要在形態(tài)上。如組織組成物之間的差別主要在形態(tài)上。如 、 和共晶和共晶 的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個相，的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個相，但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組成物。但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組成物。 將組織組成物標(biāo)注在相圖中，可使所標(biāo)注的組將組織組成物標(biāo)注在相圖中，可使所標(biāo)注的組織與顯微鏡下觀察到的組織一致?？椗c顯微鏡下觀察到的組織一致。Pb-SnPb-Sn亞共晶組織亞共晶組織紅河學(xué)院紅河學(xué)院機械工程材料機械工程材料4 4、共析相圖、共析相圖 共析相圖與共晶相圖很相似，但有所共析相圖與共晶相圖很相似，但有所差異。差異。共析轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：恒溫下，一種固相同時析恒溫下，一種固相同時析出兩種不同成分的固相的反應(yīng)。如圖出兩種不同成