第三章 材料相變基礎(chǔ)-2

3.2二元合金相圖

合金與純金屬結(jié)晶對(duì)比：復(fù)雜1、結(jié)晶溫度：合金：溫度范圍；純金屬：恒溫2、成分：合金：變化；純金屬：無(wú)變化（一）基本知識(shí)1、合金系：兩個(gè)或兩個(gè)以上的組元按不同比例配制的一系列不同成分的合金，Pb-Sn合金系。2、相圖：用于描述合金系在平衡條件下，各成分合金的結(jié)晶過(guò)程以及相和組織存在范圍與變化規(guī)律的示意圖—合金冶煉、鑄、鍛、焊、熱工藝制定的重要依據(jù)。相圖：描述平衡條件下，相和相變與溫度、成份、壓力之間的關(guān)系圖稱(chēng)為相圖——平衡圖。3.2.1二元合金相圖的建立

相變溫度確定法：熱分析法、膨脹法、電阻法、X射線1、配制不同成分Cu-Ni合金若干；2、測(cè)定緩冷時(shí)各合金冷卻曲線；3、溫度—成分坐標(biāo)系標(biāo)出冷卻曲線臨界溫度；4、連線。Ⅰ：純銅Ⅱ：25%Cu+75%Ni

Ⅲ：50%Cu+50%NiⅣ：75%Cu+25%Ni

Ⅴ：純Ni3.2.2二元相圖的基本類(lèi)型及結(jié)晶分析

（一）、勻晶相圖1、特點(diǎn)：兩組元能形成無(wú)限固溶體，Ag-Au、Fe-Cr、Au-Pt。L→L+a→a2、枝晶偏析：實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，由于不平衡結(jié)晶，先析出的晶體含有較多的高熔點(diǎn)組元，由此形成晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。枝晶偏析→力學(xué)性能、耐腐蝕性能↓工藝性能惡化消除法：高溫?cái)U(kuò)散退火冷速快→原子擴(kuò)散不充分→成分不均。3、杠桿定律勻晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)a.形核、長(zhǎng)大，樹(shù)枝狀長(zhǎng)大b.變溫過(guò)程c.兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定成分確定d.兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定兩相相對(duì)量一定杠桿定律

QL%ab=Qa%bc證明：Q合金，其N(xiāo)i含量b%，T1溫度時(shí)：L相中Ni%=a%，a相中Ni%=c%Q合金%b%=QL%a%+Qa%c%又因?yàn)镼合金=QL+Qa

所以（QL+Qa

）%b%=QL%a%+Qa%c%（二）、共晶相圖：共晶反應(yīng)：一定成分的液相，在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分、結(jié)構(gòu)都不同的固相的反應(yīng)。共晶轉(zhuǎn)變的合金系構(gòu)成共晶相圖Pb-Sn,Al-Si,Ag-Cu

液相線

adb固相線

acdeb三個(gè)單相區(qū)：L、α、β共晶點(diǎn)：d共晶成分的合金冷卻到此點(diǎn)(共晶溫度），共同結(jié)晶出αC、βe溶解度線：cf，egT↓→過(guò)飽和固溶體析出另一相→脫溶轉(zhuǎn)變典型合金的結(jié)晶過(guò)程(合金I)L-->L+α-->α-->α+βII相組成物：α,β組織組成物：α+βII

相相對(duì)量：組織相對(duì)量：合金II：（共晶合金）L-->L+(α

+β)--->(α

+β)室溫下：相組成物α，β組織組成物：（α+β）———共晶體相相對(duì)量：組織相對(duì)量：（α+β）%=100%合金III：（亞共晶合金）L--->L+α初--->L+α初+（α+b)-->α初+（α+β)--->α初+βII+（α+β）室溫下：相組成α，β組織相對(duì)量：在共晶溫度時(shí)：室溫：a初--->α+βII亞共晶合金組織組織標(biāo)注相圖（三）、其它相類(lèi)型反應(yīng)及相圖1、包晶反應(yīng)：恒溫條件下由一種液相與一種固相相互作用轉(zhuǎn)化為另一種固相的反應(yīng)。Le+αd→βcL+α

βL+β

α

α+β

Le

d

2.共析反應(yīng)：從均勻的固相同時(shí)析出兩中化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的反應(yīng)，其產(chǎn)物—共析體。γd→αc+βe

γαcdeβ共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)異同點(diǎn)：相同點(diǎn)：形式相同，一種相同時(shí)析出二種新相不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)前：液相；共析反應(yīng)前：固相反應(yīng)產(chǎn)物粗細(xì)：共析反應(yīng)固態(tài)中進(jìn)行，原子擴(kuò)散慢，共析體較共晶細(xì)密。3.形成穩(wěn)定化合物的相圖：穩(wěn)定化合物視同一組元。五、由相圖分析合金性能1、合金的使用性能與相圖的關(guān)系溶質(zhì)元素→晶格畸變大→強(qiáng)度、硬度↑復(fù)相組織HB=HBa*a%+HBβ*β%組成相或組織組成物越細(xì)密，強(qiáng)度越高（共晶點(diǎn)處，共晶組織呈細(xì)小、均勻細(xì)密的復(fù)相組織，強(qiáng)度可達(dá)最高值。）2、合金的工藝性能

鑄造性能結(jié)晶溫