材料科学基础二元系相图及其合金凝固二元包晶相图学习教案.pptx

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1、会计学 1材料科学基础二元系相图(xin t)及其合金凝固二元包晶相图(xin t)第一页，共81页。包晶相图概述包晶相图概述 有有些些合合金金当当凝凝固固到到一一定定温温度度时时，已已结结晶晶出出来来的的一一定定成成分分的的固固相相与与剩剩余余液液相相(有有确确定定成成分分)发发生生反反应应(fnyng)(fnyng)生生成成另另一一种种固固相相的的恒恒温温转转变过程称为包晶转变（变过程称为包晶转变（peritectic reactionperitectic reaction）。）。两两组组元元在在液液态态下下无无限限互互溶溶，固固态态下下只只能能部部分分互互溶溶并并具具有有包包晶晶转转变变

2、的的相相图图称称为为二二元元包包晶晶相相图图（the peritectic phase diagramthe peritectic phase diagram）。）。具具有有包包晶晶转转变变的的二二元元合合金金有有：CuCuSnSn、FeFeCC、CuCuZnZn、AgAgSnSn、AgAgPt Pt。第 1页/共 80页第二页，共81页。Pt-Ag 包晶相图(xin t)L L DP42.4第 2页/共 80页第三页，共81页。1.1.包晶相图 包晶相图(xin t)(xin t)分析 分析 相区：相区：三个单相区：三个单相区：LL相区、相区、相区和相区和相区；相区；三三个个双双相相区区：L

3、+L+相相区区、L+L+相相区区、+相相区；区；一一个个三三相相(sn(sn xin)xin)区区：三三相相(sn(sn xin)xin)共存于共存于DPCDPC线线 L+L+线线：固固相相线线、液液相相线线、水水平平线线(DPC)(DPC)为为包包晶转变线，晶转变线，包包晶晶转转变变线线上上的的合合金金在在该该温温度度下下发发生生包包晶转变：晶转变：LC+D=P LC+D=P第 3页/共 80页第四页，共81页。P 点为包晶反应点，在P 点成分的合金，可全部发生包晶反应，由液、固两相形成 相单相。所有的成分在DC 范围内的合金在此温度都将发生三相平衡(pnghng)的包晶转变。除P 点以外，

4、在水平线上其他成分的合金包晶反应不完全，除生成 相以外，P 点以右合金有液相过剩，P 点以左合金有 相过剩。第 4页/共 80页第五页，共81页。L L DP1242.42.包晶系合金(hjn)的平衡凝固（1）包晶点(P)合金(hjn)第 5页/共 80页第六页，共81页。在01点温度范围，合金为液相。在1点温度，合金开始结晶出固相。在12点温度范围，合金发生匀晶转变(zhunbin)，L。在略高于2点温度，合金处于液相和相的两相平衡，液相的平衡成分为C点成分，相的成分为D点成分。第 6页/共 80页第七页，共81页。两平衡相的重量(zhngling)分别为：在2点温度时，合金发生(fshng

5、)包晶转变，LC+DP，处于三相平衡。第 7页/共 80页第八页，共81页。当温度略低于2点时，结晶终了。液相和固相全部消失，合金处于单相状态(zhungti)。包晶转变时，相一般是在相上形成一层外壳，把相包围起来，与L相隔绝，然后通过原子向两边扩散，消耗相和L相而长大。第 8页/共 80页第九页，共81页。第 9页/共 80页第十页，共81页。在低于2点温度，从相中将析出次生相，。合金处于和两相平衡。随着温度下降，相成分(chng fn)沿PF线变化，相成分(chng fn)沿DE线变化。两平衡相的重量也随之而变。第 10页/共 80页第十一页，共81页。n n 发 生 包 晶 反 应(fn

6、yng)：LC+D=P为恒温反应(fnyng)n n 结晶过程：n n LL+n n 匀晶反应(fnyng)包晶反应(fnyng)脱溶转变n n 室温组织：+包晶点(P)合金(hjn)的平衡凝固第 1 1页/共 80页第十二页，共81页。包晶点(P)合金的室温(sh wn)组织第 12页/共 80页第十三页，共81页。（2）包晶点(P)以右合金I的平衡(pnghng)凝固L L DP12G123442.4第 13页/共 80页第十四页，共81页。在01点温度范围，合金为液相。在1点温度时，合金开始结晶，从液相中结晶出固相。在12点温度范围，发生匀晶转变(zhunbin)，合金处于固液两相平衡。

7、在略高于包晶转变(zhunbin)温度时，合金处于和液相两相平衡。第 14页/共 80页第十五页，共81页。两平衡相的重量(zhngling)分别为：显然，包晶反应中液相的相对量超出包晶反应所需比例(bl)，包晶反应后有液相剩余。第 15页/共 80页第十六页，共81页。因此，包晶转变后，合金(hjn)处于L和两相平衡。继续冷却，在23点温度范围，从液相中结晶出相，发生匀晶转变，直至3点温度时，液相全部消失。此时，合金(hjn)处于单相状态。第 16页/共 80页第十七页，共81页。以后，随着温度继续下降，在4点以下温度范围，从相中析出(xch)次生相，。此时，合金处于和两相平衡，直至室温。合

8、金在室温处于和两相平衡，室温组织为+。第 17页/共 80页第十八页，共81页。（3）包晶点(P)以右合金(hjn)II的平衡凝固L L DP1212342.4第 18页/共 80页第十九页，共81页。在01点温度范围，合金为液相。在1点温度时，合金开始(kish)结晶，从液相中结晶出固相。在12点温度范围，发生匀晶转变，合金处于固液两相平衡。温度达到2点，液相全部转变为 相，此时的组织为 单相组织。第 19页/共 80页第二十页，共81页。23点范围内合金不发生(fshng)任何组织转变，仍为 单相组织。当温度达到3点时，由 相开始脱溶出 相因此，室温组织为：第 20页/共 80页第二十一页

9、，共81页。（4）包晶点(P)以右合金III的平衡(pnghng)凝固L L DP121231242.4第 21页/共 80页第二十二页，共81页。室温组织(zzh)为：单相组织(zzh)第 22页/共 80页第二十三页，共81页。（5）包晶点(P)以左合金I的平衡(pnghng)凝固L L DP1212H42.4第 23页/共 80页第二十四页，共81页。液态合金冷却到12点时，发生匀晶转变，液相中先结晶出初晶相。相成分沿AD变化，液相成分沿AC变化。当温度达到2点时，液相成分相当于C点成分，相成分相当于D点成分，合金处于(chy)LC+D两相平衡状态。第 24页/共 80页第二十五页，共8

10、1页。两平衡相的重量(zhngling)分别为：显然(xinrn)，包晶反应中相的相对量超出包晶反应所需比例，包晶反应后有相剩余。第 25页/共 80页第二十六页，共81页。因因此此，包包晶晶转转变变后后，合合金金处处于于和和两两相相平衡。平衡。温温度度(wnd)(wnd)低低于于22点点时时，开开始始分分别别从从、两相中脱溶出两相中脱溶出 和和 结晶过程：结晶过程：LL+L+LL+L+匀晶反应包晶反应脱溶转变匀晶反应包晶反应脱溶转变 室温组织：室温组织：+第 26页/共 80页第二十七页，共81页。（6）包晶点(P)以左其它合金(hjn)的平衡凝固L L DP1242.4第 27页/共 80

11、页第二十八页，共81页。L L DP1242.4（6）包晶点(P)以左其它(qt)合金的平衡凝固第 28页/共 80页第二十九页，共81页。在包晶转变过程中，相是包围在相的外面，通过消耗液相和相而生长。在这过程中，液相和相的原子是不能直接交换的，而必须通过在相中的扩散来传递。原子在固相中的扩散速度(sd)是很慢的，所以，只有在平衡冷却条件下，也就是冷却速度(sd)很慢的情况下，包晶转变才能充分进行。3.包晶系合金的非平衡(pnghng)凝固第 29页/共 80页第三十页，共81页。在实际生产的条件下，由于冷却速度较快，包晶转变不能充分进行，因而通常达不到平衡状态。对于成分为PC范围的合金(hj

12、n)，在平衡冷却条件下，包晶转变产物中不存在相。但是，在非平衡冷却条件下，由于包晶转变不完全，使得包围在相中的相在包晶转变后仍有残留，通常把这种组织称为核心（或包心）组织。第 30页/共 80页第三十一页，共81页。L L DP1242.4第 31页/共 80页第三十二页，共81页。另外，在含Ag低于D点的合金，在平衡冷却条件下不发生包晶转变。但在非平衡条件下，由于扩散受抑制，初晶相出现枝晶偏析，固相线平均成分发生偏移（如图中的虚线所示）。这样，在包晶转变温度时，仍有液相存在，从而发生包晶转变，形成相。包晶转变产生的非平衡组织(zzh)可以通过扩散退火来消除。第 32页/共 80页第三十三页，

13、共81页。第 33页/共 80页第三十四页，共81页。4、包晶转变的实际(shj)应用 包晶转变有两个(lin)显著特点：一是包晶转变的形成相依附在初晶相上形成；二是包晶转变的不完全性。根据这两个(lin)特点，在工业上可有下述应用。(1).在轴承合金中的应用(2).包晶转变的细化晶粒作用 第 34页/共 80页第三十五页，共81页。4、包晶转变的实际(shj)应用(1).在轴承合金中的应用(yngyng)滑动轴承是一种重要的机器零件。由于价格昂贵，更换困难，所以希望轴在工作中所受的磨损最小。为此(wi c)，希望轴承材料的组织由具有足够塑性和韧性的基体及均匀分布的硬质点所组成。第 35页/共

14、 80页第三十六页，共81页。4、包晶转变(zhunbin)的实际应用 这些硬质点一般(ybn)是金属化合物，所占的重量为5%50%。软的基体使轴承具有良好的磨合性，不会因受冲击而开裂。硬的质点使轴承具有小的摩擦系数和抗咬合性能。第 36页/共 80页第三十七页，共81页。4、包晶转变(zhunbin)的实际应用 第 37页/共 80页第三十八页，共81页。4、包晶转变的实际(shj)应用 这些合金先结晶出硬的化合物，然后通过包晶反应形成软的固溶体，并把硬的化合物质点包围起来，从而得到在软的基体上分布着硬的化合物质点的组织。在轴运转时，软的基体很快被磨损而凹下去，贮存润滑油，硬的质点比较抗磨便

15、凸起来，支承轴所施加的压力，这样就可保证了理想的磨擦(m c)条件和极低的磨擦(m c)系数。Sn-Sb系轴承合金就属此例。第 38页/共 80页第三十九页，共81页。Sn-Sb轴承合金平衡(pnghng)组织其中(qzhng)，相呈黑色，是包晶反应的产物。呈白色的点状，由相产生如图是Sn-Sb（Sb20%）合金的平衡(pnghng)组织。图中的白色块状组织是初生相，相是以Sn-Sb化合物为基的固溶体。基体组织是+。第 39页/共 80页第四十页，共81页。(2).包晶转变(zhunbin)的细化晶粒作用4、包晶转变的实际(shj)应用 在铝及铝合金中添加少量的钛，可获得显著的细化晶粒效果。当

16、含钛量超过0.15%以后，合金首先从液体(yt)中结晶出初晶TiAl3，然后在665 发生包晶转变：L+TiAl3。TiAl3对相起非均匀形核作用，相依附于TiAl3上形核并长大。由于从液体(yt)中结晶出的TiAl3细小而弥散，其非均匀形核作用的效果很好，细化晶粒作用显著。第 40页/共 80页第四十一页，共81页。TiAl3对相起非均匀形核作用，相依附于TiAl3上形核并长大。由于从液体(yt)中结晶出的TiAl3细小而弥散，其非均匀形核作用的效果很好，细化晶粒作用显著.第 41页/共 80页第四十二页，共81页。同样，在铜及铜合金中加入少量的铁与镁。在镁合金中加入少量的锆或锆的盐类，均因

17、在包晶转变前形成大量细小的化合物，起非均匀形核作用(zuyng)，从而具有良好的细化晶粒效果。4、包晶转变(zhunbin)的实际应用 第 42页/共 80页第四十三页，共81页。溶混间隙溶混间隙(jin x)(jin x)相图与调幅分解相图与调幅分解 n n 溶混间隙（miscibility gap）是两种液相或两种固溶体不相混溶的现象。它可以出现在单相的液相中，也可以出现在单一固溶体区内。n n LL1+L2 1+2n n 转变方式有二种：n n(1)形核长大方式，需要克服形核能垒，n n(2)没有形核阶段的不稳定分解(fnji)，称 为 调 幅 分 解(fnji)。第 43页/共 80页

18、第四十四页，共81页。.其他其他(qt)(qt)类型的二元相图类型的二元相图 1.1.具有化合物的二元相图 具有化合物的二元相图 2.2.具有偏晶转变 具有偏晶转变(zhunbin)(zhunbin)的相图 的相图 3.3.具有合晶转变 具有合晶转变(zhunbin)(zhunbin)的相图 的相图 4.4.具有熔晶转变 具有熔晶转变(zhunbin)(zhunbin)的相图 的相图 5.5.具有固态转变 具有固态转变(zhunbin)(zhunbin)的二元相图 的二元相图第 44页/共 80页第四十五页，共81页。1.1.具有具有(jyu)(jyu)化合物的二元相图化合物的二元相图n n

19、在 在某 某些 些二 二元 元系 系中 中，可 可形 形成 成一 一个 个或 或多 多个 个化 化合 合物 物，化 化合 合物 物一 一般 般(ybn)(ybn)处 处于 于相 相图 图的 的中 中间 间位 位置 置，又 又称 称为 为中 中间 间相 相（intermediate intermediate phase phase）。根 根据 据两 两组 组元 元间 间形 形成 成化 化合 合物 物的 的稳 稳定性，可分为稳定化合物和不稳定化合物。定性，可分为稳定化合物和不稳定化合物。n n(1).(1).形成稳定化合物的相图 形成稳定化合物的相图n n 稳 稳定 定化 化合 合物 物是 是指

20、指具 具有 有固 固定 定的 的熔 熔点 点，且 且在 在熔 熔点 点以 以下 下保 保持 持固有结构而不发生分解的化合物。固有结构而不发生分解的化合物。n n 相 相图 图特 特征 征：a.a.没 没有 有溶 溶解 解度 度的 的化 化合 合物 物在 在相 相图 图上 上表 表现 现为 为一 一条 条垂 垂线 线，可 可以 以把 把它 它作 作为 为一 一个 个独 独立 立的 的组 组元 元而 而把 把相 相图 图分 分为 为两 两部 部分 分，该 该类 类化 化合 合物 物成 成分 分是 是固 固定 定的 的。b.b.有 有一 一定 定的 的溶 溶解 解度，化合物有一定的成分范围 度，化合

21、物有一定的成分范围n n 形 形成 成稳 稳定 定化 化合 合物 物的 的二 二元 元相 相图 图有 有：Mg Mg Si Si、Cu Cu Ti Ti、Fe Fe P P、Mg Mg Cu Cu、Ag Ag Sr Sr、Na2SiO3 Na2SiO3 SiO2 SiO2、BeO BeO Al2O3 Al2O3、SiO2 SiO2 MgO MgO 第 45页/共 80页第四十六页，共81页。形成稳定(wndng)化合物的相图第 46页/共 80页第四十七页，共81页。Mg-Si 相图(xin t)第 47页/共 80页第四十八页，共81页。CdSb相图(xin t)第 48页/共 80页第四十

22、九页，共81页。(2).形成(xngchng)不稳定化合物的相图 不稳定化合物是指在加热到一定温度时会发生分解的化合物。相图特征：化合物线在加热到一定温度化合物会分解。包晶反应所形成(xngchng)的中间相均属于不稳定化合物。它们不能视为独立组元而把相图划分为简单相图。例如：KNa相图 第 49页/共 80页第五十页，共81页。形成不稳定(wndng)化合物的相图第 50页/共 80页第五十一页，共81页。K-Na 相图(xin t)第 51页/共 80页第五十二页，共81页。2.2.具有偏晶转变 具有偏晶转变(zhunbin)(zhunbin)的相图 的相图 n n 偏晶转变相图特点：在一

23、定(ydng)的成分和温度范围内，两组元在液态下也只能有限溶解，存在两种不同浓度的液相L1和L2。n n 其转变：是在一定(ydng)温度下从一个液相中同时分解出一个固相和另一成分的液相的过程，且固相的相对量总是偏多。n n 即：L1 A+L2n n 具有偏晶转变的二元系有：CuS、CuO、MnP 第 52页/共 80页第五十三页，共81页。具有偏晶转变(z h u n b i n)的相图第 53页/共 80页第五十四页，共81页。3.3.具有 具有(jyu)(jyu)合晶转变的相图 合晶转变的相图 n n 合 合晶 晶转 转变 变（syntectic syntectic reaction r

24、eaction）相 相图 图特 特点 点：二 二元 元组 组在 在液 液态 态下有限溶解，存在不熔合线，不熔合线以下的两液相 下有限溶解，存在不熔合线，不熔合线以下的两液相L1 L1和 和L2 L2。n n 其 其转 转变 变：在 在恒 恒定 定(hngdng)(hngdng)温 温度 度下 下，两 两个 个成 成分 分不 不同 同的 的液 液相 相和 和相互作用形成一个固相的转变称为合金转变。相互作用形成一个固相的转变称为合金转变。n n 即 即 L1+L2 L1+L2n n 具有偏晶转变的二元系如：具有偏晶转变的二元系如：Na Na Zn Zn第 54页/共 80页第五十五页，共81页。具

25、有(jyu)合晶转变的相图第 55页/共 80页第五十六页，共81页。4.4.具有 具有(jyu)(jyu)熔晶转变的相图 熔晶转变的相图 n n 在 在某 某些 些合 合金 金结 结晶 晶过 过程 程中 中，当 当达 达到 到一 一定 定温 温度 度会 会从 从一 一个 个固 固相 相分 分解 解为 为一 一个 个液 液相 相和 和另 另一 一个 个固 固相 相，即 即发 发生 生了 了固 固相 相的 的再 再熔 熔现 现象 象，这 这 种 种 转 转 变 变 称 称 为 为(chn(chn wi)wi)熔 熔 晶 晶 转 转 变 变（metatectic metatectic reacti

26、on reaction）。即：）。即：L+L+n n 具有熔晶转变的合金很少，如 具有熔晶转变的合金很少，如Fe Fe S S、Cu Cu Sb Sb 第 56页/共 80页第五十七页，共81页。具有熔晶转变(zhunbin)的相图第 57页/共 80页第五十八页，共81页。5.5.具有具有(jyu)(jyu)固态转变的二元相图固态转变的二元相图 当 当合 合金 金中 中组 组元 元具 具有 有同 同素 素(分 分)异 异构 构变 变时 时，则 则其 其固 固溶 溶体 体 会 会 出 出 现 现 三 三 种 种 情 情 况 况：固 固 溶 溶 体 体 的 的 多 多 晶 晶 型 型 转 转 变

27、 变(zhunbin)(zhunbin)，共 共析 析转 转变 变(zhunbin)(zhunbin)、包 包析 析转 转变 变(zhunbin)(zhunbin)、偏 偏 析 析 转 转 变 变(zhunbin)(zhunbin)（monotectoid reaction monotectoid reaction）。）。(1)(1)具有固溶体多晶型转变 具有固溶体多晶型转变(zhunbin)(zhunbin)的相图 的相图 固 固溶 溶体 体的 的多 多晶 晶型 型转 转变 变(zhunbin)(zhunbin)又 又称 称为 为多 多形 形性 性转 转变 变(zhunbin)(zhunbi

28、n)。具 具有 有这 这类 类转 转变 变(zhunbin)(zhunbin)的 的合金有等，如 合金有等，如Fe Fe C C、Fe Fe Ti Ti合金 合金第 58页/共 80页第五十九页，共81页。具有固溶体多晶型转变(zhunbin)的相图第 59页/共 80页第六十页，共81页。(2)(2)具有共析转变的相图 具有共析转变的相图 共 共析 析转 转变 变（eutectoid eutectoid reaction reaction）是 是在 在一 一定 定温 温度 度下 下一 一个 个固 固相 相转 转变 变为 为另 另两 两个 个固 固相 相的 的过 过程 程。共 共析 析转 转变

29、 变与 与共 共晶 晶转 转变 变相 相似 似，区 区别 别在 在于 于(ziy)(ziy)它 它是 是由 由一 一个 个固 固相 相在 在恒 恒温 温下 下转 转变 变为 为另 另外 外两 两个 个固 固相 相。共 共析 析转 转变 变对 对热 热处 处理 理强 强化 化意 意义 义很 很大 大。钢 钢的 的热处理是以共析转变为基础的。热处理是以共析转变为基础的。共 共析 析合 合金 金（eutectoid eutectoid alloy alloy）、亚 亚共 共析 析合 合金 金（hypoeutectoid hypoeutectoid alloy alloy）、过 过共 共析 析合 合金

30、 金（hypereutectoid alloy hypereutectoid alloy）第 60页/共 80页第六十一页，共81页。具有(jyu)共析转变的相图第 61页/共 80页第六十二页，共81页。(3)(3)具有包析转变的相图 具有包析转变的相图 包 包析 析转 转变 变（peritectoid peritectoid reaction reaction）类 类似 似于 于包 包晶 晶转 转变 变，区 区别 别在 在于 于包 包析 析转 转变 变是 是由 由两 两个 个固 固相 相反 反应 应生 生成 成另外一个固相。另外一个固相。(4)(4)具有脱溶沉淀过程的相图 具有脱溶沉淀过程

31、的相图 随 随着 着温 温度 度降 降低 低固 固溶 溶体 体中 中溶 溶解 解度 度下 下降 降，析 析出 出第 第二 二相 相的过程，称为 的过程，称为(chn wi)(chn wi)脱溶过程。脱溶过程。(5)(5)具有有序 具有有序 无序转变的相图 无序转变的相图(6)(6)具有固溶体形成中间相转变的相图 具有固溶体形成中间相转变的相图(7)(7)具有磁性转变的相图 具有磁性转变的相图第 62页/共 80页第六十三页，共81页。包析转变(zhunbin)的相图第 63页/共 80页第六十四页，共81页。具有单析反应(fnyng)的相图第 64页/共 80页第六十五页，共81页。复杂复杂(

32、fz)(fz)二元相图的分析方法二元相图的分析方法 步骤和方法如下：步骤和方法如下：(1)(1)首 首先 先看 看相 相图 图中 中是 是否 否存 存在 在化 化合 合物 物，如 如有 有稳 稳定 定化 化合 合物 物，则 则以 以这 这些 些稳 稳定 定化 化合 合物 物为 为界 界(把 把化 化合 合物 物视 视为 为组 组元 元)，把 把相 相图 图分 分成 成几 几个 个区 区域 域(基本相图 基本相图)进行分析。进行分析。(2)(2)根据相区接触法则，认清各相区的组成相。根据相区接触法则，认清各相区的组成相。单相区和单相区只能有一个点接触，而不应有一条边界线。单相区和单相区只能有一个

33、点接触，而不应有一条边界线。相 相邻 邻相 相区 区的 的相 相数 数相 相差 差为 为1(1(点 点接 接触 触除 除外 外)，单 单相 相区 区与 与两 两相 相区 区相 相邻 邻，因 因而 而邻 邻近 近的 的两 两个 个单 单相 相区 区被 被一 一个 个两 两相 相区 区隔 隔开 开，两 两相 相区 区与 与三 三相 相相 相邻。邻。一 一个 个三 三相 相反 反应 应(fnyng)(fnyng)的 的水 水平 平线 线和 和三 三个 个两 两相 相区 区相 相遇 遇，共 共有 有6 6条 条边界线。边界线。如 如两 两个 个三 三相 相反 反应 应(fnyng)(fnyng)中 中

34、有 有两 两个 个共 共同 同的 的相 相，则 则此 此两 两个 个共 共同 同的 的相组成两个三相水平线之间的两相区。相组成两个三相水平线之间的两相区。根 根据 据热 热力 力学 学，所 所有 有两 两相 相区 区的 的边 边界 界线 线不 不应 应延 延伸 伸到 到单 单相 相区 区，而 而应 应伸 伸向两相区。向两相区。第 65页/共 80页第六十六页，共81页。(3)找出所有的三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型，写出转变式。表7.1（或讲义P441）列出了二元系各类三相恒温反应(转变)的类型，可借助于分析。(4)应用相图分析典型合金的组晶过程(guchng)和组织变化规律。单相区；

35、相成分、质量与原合金相同。双相区；在不同温度下两相成分沿相界线变化，各相的相对量可由杠杆法则求得。三相共存(平衡)时，三个相的成分固定不变，可用杠杆法则求出恒温转变前、后相组成的相对量。第 66页/共 80页第六十七页，共81页。(5)(5)在在应应用用相相图图分分析析实实际际情情况况时时，切切记记相相图图只只给给出出体体系系在在平平衡衡条条件件下下存存在在的的相相和和相相对对量量，并并不不能能表表达达出出相相的的形形状状、大大小小和和分分布布（这这些些只只取取决决于于相相的的本本性性及及形形成成条条件件）；相相图图只只表表示示平平衡衡状状态态的的情情况况，而而实实际际生生产产条条件件下下很很

36、难难达达到到平平衡衡状状态态，因因此此要要特特别别重重视视它它们们的的非非平平衡条件下可能出现的相和组织。衡条件下可能出现的相和组织。(6)(6)相图的正确与否可用相律来判断。相图的正确与否可用相律来判断。在在分分析析和和认认识识了了相相图图中中的的相相、相相区区及及相相变变线线的的特特点点之之后后，就就可可分分析析具具体体(jt)(jt)合合金金随随温温度度改变而发生的相变及组织变化。改变而发生的相变及组织变化。第 67页/共 80页第六十八页，共81页。根据根据(gnj)(gnj)相图推测合金的性能相图推测合金的性能 合金的性能取决于合金的组织，而合金组织与相图 合金的性能取决于合金的组织

37、，而合金组织与相图有关，所以 有关，所以(suy)(suy)可根据相图预测合金平衡状态下 可根据相图预测合金平衡状态下的一些性能。的一些性能。包括：包括：使用性能（力学性能、物理性能等）使用性能（力学性能、物理性能等）工艺性能（合金的铸造 工艺性能（合金的铸造、压力加工、压力加工、切削加工、切削加工、热、热处理强化性能）处理强化性能）第 68页/共 80页第六十九页，共81页。1.1.使用性能使用性能(力学力学(l xu)(l xu)、物理性能、物理性能)n n 一般形成两相机械混合物的合金，其性能是各相性能的平均值，即性能与成分呈线性关系；形成固溶体合金时，其性能与成分呈曲线关系；形成稳定化

38、合物时，其性能在曲线上出现奇点。n n 固溶体合金中溶质原子溶使使溶剂晶格发生变化(畸变)，使固溶体强度(qingd)、硬度升高，而塑性降低，这一现象称为固溶强化。固溶强化是提高合金强度(qingd)的方法之一，在工业生产上得到广泛应用。第 69页/共 80页第七十页，共81页。共晶相图(xin t)与硬度和强度的关系固溶体合金与强度(qingd)和硬度的关系第 70页/共 80页第七十一页，共81页。相图(xin t)与使用性能的关系第 71页/共 80页第七十二页，共81页。相图相图(xin t)(xin t)与工艺性能的关系与工艺性能的关系第 72页/共 80页第七十三页，共81页。2.

39、2.判断 判断(pndun)(pndun)合金的工艺性能 合金的工艺性能 合金的工艺性能与相图也有一定的关系。合金的工艺性能与相图也有一定的关系。合 合金 金铸 铸造 造性 性能 能：由 由于 于共 共晶 晶合 合金 金熔 熔点 点低 低，并 并且 且是 是恒 恒温 温转 转变 变，溶 溶液 液(rngy)(rngy)流 流动 动性 性好 好，凝 凝固 固后 后容 容易 易形 形成 成集 集中 中缩 缩孔 孔，合 合金 金较 较为 为致 致密 密。因 因此 此铸 铸造 造合 合金 金宜 宜选 选择 择在 在接 接近共晶成分的合金。近共晶成分的合金。合 合金 金压 压力 力加 加工 工性 性能

40、能：合 合金 金的 的压 压力 力加 加工 工性 性能 能与 与合 合金 金的 的组 组织 织有 有关 关。单 单相 相固 固溶 溶体 体由 由于 于其 其强 强度 度低 低，塑 塑性 性好 好，变 变形 形均 均匀 匀，压 压力 力加 加工 工性 性能 能较 较好 好。所 所以 以需 需压 压力 力加 加工 工的 的合 合金 金通 通常 常选 选择 择单 单相 相固 固溶 溶体 体或 或接 接近 近单 单相 相固 固溶 溶体 体(含 含第 第二 二相 相应 应尽 尽量 量少 少)成 成分 分的 的合 合金。金。合 合金 金切 切削 削加 加工 工性 性能 能：合 合金 金切 切削 削加 加工

41、 工性 性能 能与 与合 合金 金的 的组 组织 织有 有关 关。塑 塑性 性好 好的 的材 材料 料进 进行 行切 切削 削加 加工 工时 时，切 切削 削不 不易 易断 断开 开且 且缠 缠绕 绕在 在刀 刀具 具上 上，增 增加 加零 零件 件表 表面 面粗 粗糙 糙度 度，不 不易 易进 进行 行高 高速 速切 切削 削，因 因此 此单 单相 相固 固溶 溶体 体型 型合 合金 金切 切削 削加 加工 工性 性能 能不 不够 够好 好。而 而具 具有 有两 两相 相组织的合金的切削加工性一般比较好。组织的合金的切削加工性一般比较好。第 73页/共 80页第七十四页，共81页。(4)(4

42、)热 热处 处理 理工 工艺 艺性 性能 能:可 可借 借助 助于 于相 相图 图判 判断 断合 合金 金能 能否 否通 通过 过热 热处 处理强化，并能为热处理提供数据。理强化，并能为热处理提供数据。相 相图 图中 中无 无固 固态 态相 相变 变的 的合 合金 金不 不能 能进 进行 行热 热处 处理 理强 强化 化，但 但能 能进 进行 行消 消除枝晶偏析的扩散退火。除枝晶偏析的扩散退火。具 具有 有多 多晶 晶型 型转 转变 变的 的合 合金 金，可 可通 通过 过再 再结 结晶 晶退 退火 火和 和正 正火 火处 处理 理使 使合 合金晶粒细化，以提高强度 金晶粒细化，以提高强度(q

43、ingd)(qingd)、硬度，称为细晶强化。、硬度，称为细晶强化。具 具有 有溶 溶解 解度 度(固 固溶 溶度 度)变 变化 化的 的合 合金 金，可 可通 通过 过固 固溶 溶处 处理 理以 以及 及后 后来 来进行的时效处理来提高合金的硬度、强度 进行的时效处理来提高合金的硬度、强度(qingd)(qingd)。具有共析转变的合金，原则上可进行淬火处理。具有共析转变的合金，原则上可进行淬火处理。合 合金 金进 进行 行化 化学 学热 热处 处理 理时 时，渗 渗入 入元 元素 素必 必须 须在 在被 被渗 渗金 金属 属中 中具 具有 有一 一定的溶解度或者能形成化合物。定的溶解度或者

44、能形成化合物。第 74页/共 80页第七十五页，共81页。匀晶相图(xin t)第 75页/共 80页第七十六页，共81页。共晶(n jn)相图第 76页/共 80页第七十七页，共81页。L L DP42.4包晶相图(xin t)第 77页/共 80页第七十八页，共81页。+共析相图(xin t)第 78页/共 80页第七十九页，共81页。本章(bn zhn)要求1.几种基本相图：匀晶相图（Cu-Ni合金(hjn)相图）、共晶相图（Pb-Sn合金(hjn)相图）、包晶相图（Pt-Ag合金(hjn)相图）。2.相律，杠杆定律及其应用。3.二元合金(hjn)相图中的几种平衡反应：共晶反应、共析反应、包晶反应、包析反应、偏晶反应、熔晶反应、合晶反应。4.二元合金(hjn)相图中合金(hjn)的结晶转变过程及转变组织。第 79页/共 80页第八十页，共81页。感谢您的观看(gunkn)。第 80页/共 80页第八十一页，共81页。