第五章 合金的结构与相图.ppt

3．III合金 组织：α+β+αII+βII 课后习题 1、什么是固溶体和化合物?它们的特性如何? 2、何谓相图?相图能说明哪些问题?实际生产中有何应用价值? 3、何谓杠杆定律?它在二元合金系中可以解决什么问题? 4、试比较共晶反应与共析反应的异同点。 5、请解释下列现象： (1)电阻丝大多用固溶体合金制造；(2)大多数铸造合金都选用共晶成分或接近共晶成分；(3)若室温下存在固溶体+化合物两相，不易进行冷变形，往往把它加热至单相固溶体态进行热变形；(4)若要提高具有共晶成分的铸件的性能，往往增加浇注时的过冷度； (5) 钢中若含硫量高会产生热脆性。 （一）机械性能和物理性能 固溶体强硬度较纯金属高 纯金属导电性较固溶体高 共晶成分附近性能突变 四 相图与合金性能之间的关系 （二） 铸造性能 铸造缺陷： 偏析、疏松、缩孔等 ——结晶的温度范围、成分范围越大，偏析、缩孔等越严重。 铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大(温度和成分的间距)，铸造性能越差。 （三） 锻造、压力加工及切削加工性能 单相固溶体的锻造与压力加工性能较佳，但切削加工性能不好； 合金为两相混合物时，切削加工性能较好，但锻造与压力加工性能较差。 总体： 单相固溶体不宜制作铸件而适于承受压力加工；铸造材料应当选用共晶体尽可能多的合金 * * 第五章 二元合金的相结构与相图 基本内容：合金相结构， 二元合金相图的建立， 二元匀晶相图， 二元共晶相图， 二元共析相图。 重点： 是合金的相结构， 二元合金基本相图类型和典型成分合金结晶过程分析。 难点： 杠杆定律的应用。 第一节 合金的相结构 合金：由两种以上的金属和非金属熔合（或烧结）在一起而具有金属特性的物质。 合金相图：用图的形式表明一个合金系的成份、温度和相态之间的关系。 相是一个物系中，结构相同，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。 相结构，实指合金的晶体结构 （一）固溶体 合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且晶格类型与组元之一相同的固相称之为固溶体。 （二）金属化合物 定义：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相称之为金属化合物。 一、相的分类 二 合金的相结构 （1）置换固溶体— 溶质原子占据溶剂晶格结点所形成的固溶体——代位固溶体 （2）间隙固溶体 —— 溶质原子填入溶剂晶格的空隙位置所形成的固溶体。 1、固溶体的分类 90％ Cu-10％Ni合金——置换固溶体 C 固溶于α－Fe中形成间隙固溶体——间隙固溶体 间隙固溶体 置换固溶体 按固溶度分类 （1）有限固溶体——溶质原子在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这个限度称为固溶度。 （2）无限固溶体——溶质原子能以任意比例溶入溶剂，固溶度可达到100%。 固溶体对性能的影响： （1）固溶体强硬度高于组成它的纯金属，塑韧性低于组成它的纯金属; （2）物理性能方面，随着溶质原子的↑，固溶体的电阻率↑，电阻温度系数↓，导热性↓。 固溶体中随着溶质原子的加入，强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。称之为固溶强化 ——金属材料的主要强化手段或途径之一 固溶强化的特点： (1) 溶质与溶剂原子相差越大，溶质原子浓度越高，所引起的晶格畸变越大，固溶强化效果越大； (2) 间隙原子的强化效果比置换原子的大。因为间隙原子引起的点阵畸变大。 （3）综合机械性能好。适当控制溶质含量，不仅可以显著提高材料强硬度，而且材料的塑韧性不会明显降低。 相图: 表示合金系中的状态(相)与温度，成分之间关系的图解。又称状态图或平衡图 第二节 二元合金相图的建立 相图建立的方法： 热分析法；金相法；膨胀法；电阻法等。 主要是热分析法 1 定义：两组元在液态和固态均无限互溶的二元合金相图。 如Cu―Ni、Ag―Au、Cr―Mo等合金系 2 相图分析 3 合金结晶过程 5 二元相图的杠杆定律 第三节 典型相图分析 一、匀晶相图 Cu―Ni二元相图 冷却曲线 点：A：纯Cu理论熔点; B：纯Ni理论熔点 线：AB：液相线; AB: 固相线； 区间：两个单相区：L 相、α相 一个两相区：L+α相区 液(固)相线的意义: 表征了各成分合金的结晶起始(终止)