[工学]第四章 铁碳合金.pptVIP

* * * * * * * * * * 杠杆定律 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 1 2 a c b a1 b1 c1 T1 T2 1. 在两相区内，对应每一确定的温度，两相的成分是确定的。 2. 随着温度的降低，两相的成分分别沿液相线和固相线变化。 杠杆定律：在两相区内，对应每一确定的温度T1，两相质量的比值是确定的。即 QL/Q?=b1c1/a1b1 杠杆定律推论：在两相区内，对应温度T1时两相在合金b中的相对质量各为 QL/QH=b1c1/a1c1 Q?/QH=a1b1/a1c1 =1- QL/QH 例：求30%Ni合金在1280 ?时?相的相对量 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? a c 30 a1 b1 c1 1280 ?C 解：作成分线和温度线如图。 66 18 根据杠杆定律推论， Q? / QH = a1b1 /a1c1 =12/48=1/4 答：所求合金在1280 ?时?相的相对质量为1/4。 Cu-Ni二元均晶相图 Cu-Ni合金枝晶偏析示意图 枝晶偏析及其消除 由于实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分。扩散过程总是落后于结晶过程，合金结晶是在非平衡的条件下进行的。这使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，合金的熔点较高，构成晶体的树枝状骨架，后结晶出的部分含高熔点组元较少，熔点较低，填充于枝间。 　　这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析或称晶内偏析。 　　出现枝晶偏析后，使合金材料的机械性能、耐蚀性能和加工工艺性能变坏。 　　出现枝晶偏析后，可通过扩散退火予以消除。一般采用将铸件加热到低于固相线100～200℃的温度，进行长时间保温，使偏析元素进行充分扩散，成分均匀化。 2.二元共晶相图 共晶：液态时无限互溶，固态时有限互溶。 (1)相图的组成分析 (2)典型合金平衡结晶过程分析 共晶相图 Pb Sn Sn% T,?C 铅-锡合金共晶相图 液相线 L 固相线 ? ? ? + ? L + ? L + ? ?固溶线 ?固溶线 共晶转变分析 Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 共晶反应线 表示从c点到e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d点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。 d Ld ? ?c + ?e 共晶反应要点 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。 X1合金结晶过程分析 c e f g X1 T,?C t L ? L ? L L+ ? ? 冷却曲线 ? ? + ? Ⅱ ?Ⅱ 1 2 3 4 { Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 c e d X1合金结晶特点 T,?C t L ? L ? L L+ ? ? 冷却曲线 ? ? + ? Ⅱ ? Ⅱ 1.没有共晶反应过程，而是经过匀晶反应形成单相?固相。 2.要经过脱溶反应，室温 组织组成物为? + ? Ⅱ 组织组成物 组织中，由一定的相构成的，具有一定形态特征的组成部分。 X2合金结晶过程分析（共晶合金） X2 T,?C t L (?+ ?) L (?+ ?) L L?(?+ ?) 共晶体 冷却曲线 (?+ ?) Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 c e d X3合金结晶过程分析（亚共晶合金） X3 T,?C t L L+ ? (?+ ?)+ ? + ? Ⅱ 1 2 (?+ ?)+ ? Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 c e d L+(?+ ?)+? 标注了组织组成物的相图 共晶合金在铸造工业中是非常重要的，其原因在于它 有一些特殊的性质： ①比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造的操作； ②共晶合金比纯金属有更好的流动性，其在凝固之中防止了阻碍液体流动的枝晶形成，从而改善 铸造性能； ③恒温转变（无凝固温度范围）减少了铸造缺陷，例如偏聚和缩孔； ④共晶凝固可获得多种形态的显微组织，尤其是规则排列的层状或杆状共晶组织可能 成为优异性能的原位复合材料. 3.稳定化合物的相图 合金系中两组元之间还可能形成稳定的金属化