2.4合金的结晶.pptVIP

2.4 合金的结晶 由相图确定某成分合金在某温度时的相 由相图确定给定合金的相变温度 由相图某成分合金在某温度时的两个平衡相的成分和相对质量－杠杆定律 设合金的质量为Q合金 , 其中 Ni质量分数为b%, 在 T1温度时,? L相中的 Ni质量分数为a%,? α相中的Ni质量分数为c%。 固溶体的不平衡结晶 1)工业生产中合金溶液浇注后的冷却速度较快，在每一温度下不能保持足够的扩散时间，使凝固过程偏离平衡条件，称为非平衡凝固(结晶) 。 2)非平衡凝固(结晶)得到的组织称为不平衡组织。 　　　 固溶体结晶时成分是变化的　（固相线和液相线），如冷却较快，原子扩散不能充分进行，则会形成成分不均匀的固溶体。固溶体一般都以枝晶状方式结晶，使得一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现象称为枝晶偏析。 枝晶偏析的合金对合金的力学性能影响较大。容易导致合金塑性韧性下降；易引起晶间腐蚀，降低合金的抗蚀性能。 消除枝晶偏析的方法采用扩散退火。 标注了组织组成物的相图 2. 合金的工艺性能与相图的关系 　　　共晶合金熔点低，且恒温转变，熔液流动性好，凝固后容易形成集中缩孔，合金致密。固溶体合金的流动性差，且液固相线间隔越大，结晶温度范围大，树枝晶易粗大，妨碍流动性，导致分散缩孔多，合金不致密，且偏析严重，易形成成分的偏析。 2.4.1 二元合金相图的基本知识 　　相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图。是合金体系中材料的状态、组织与温度、成分间关系的简明图解。??? ??? 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。 时间 温度 温度 成分 热分析法建立Cu-Ni相图 固相线 液相线 2.4.2 相图的建立 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L+ ? 纯铜熔点 纯镍熔点 液相线 固相线 液相区L 固相区? 液固两相区 2.4.2 相图的建立 2.4.3 相图的应用 2.4.3 相图的应用 2.4.3 相图的应用 ?合金中含Ni的总质量 = L相中含Ni的质量 + α相中含Ni的质量????? ??? 因为?? ??? 所以?? ??? 化简后得? 2.4.3 相图的应用 ???质量分数?????? 2.4.3 相图的应用 1．匀晶相图 　2．共晶相图 　　3．包晶相图 4. 共析相图 2.4.4 典型相图分析 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 匀晶相图 c d T,?C t L ? L ? L 匀晶转变 L? ? ? 冷却曲线 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。 匀晶合金的结晶过程 匀晶相图 Cu Ni 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? Ni% 匀晶相图 匀晶相图 共晶相图：液相组元无限互溶，固相组元有限溶 解的合金系，当溶质超出固溶体溶解极限时，冷 却过程中发生共晶转变，这类合金构成的相图称 为共晶相图。 从一个液相中同时析出两个固相 L → ? + ? 共晶相图 Pb Sn Sn% T,?C 液相线 L 固相线 ? ? ? + ? L+ ? L + ? ?固溶线 ?固溶线 A B E M N F G 共晶相图简介 共晶相图 Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 共晶反应线 表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。 c e 共晶点 表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。 d LE ? ?M + ?N A B E M N F G Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 c e d 共晶转变在恒温下进行。 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。 存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。 共晶转变要点须知 共晶相图 c e f g X1 T,?C t L ? L ? L L+ ? ? 冷却曲线 ? ? + ? Ⅱ ?Ⅱ 1