第四章 二元合金02.pptVIP

南昌大学科技学院 * 合金：以一种金属为基础，加入其它金属元素或非金属 元素，经过溶合而成的具有金属特征的物质。 组元：组成合金的元素或基本单元。 二元合金：由两种组元组成的合金。 二元合金 钢铁 Fe-C 按组元数 三元合金 硬铝 Al-Cu-Mg 四元合金 保险丝 Sn-Bi-Cd-Pb 相：合金中具有相同成分、相同结构，并与其它部分以界面分开的均匀组成部分，称为相。 合金结晶后，可以是一种相，也可以是若干种相组成。 固态合金中的相按晶格结构分为：固溶体、化合物。 第四章 二元合金 * 第四章 二元合金 第一节 合金的相结构 第二节 二元合金相图 第三节 相图与性能的关系 * 第一节 合金的相结构 一、固溶体 定义：合金在固态时组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包含其它组元的新相，这种新相称固溶体。 溶剂：晶格与固溶体相同的组元。 溶质：其他组元。 固溶强化：溶质原子使固溶体的强度和硬度升高的现象； （固溶强化是提高合金机械性能的重要途径之一）。 根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置，可将固溶体分为： 1、置换固溶体 溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置 而形成的固溶体 。（B置换了A在晶体中的位置） * 第一节 合金的相结构 2、间隙固溶体 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。（B存在于A的间隙中） 置换固溶体 间隙固溶体 置换固溶体存在无限互溶，间隙固溶体只能有限互溶。 * 第一节 合金的相结构 二、化合物 概念：合金组元在固态下相互作用而形成的一种具有金属性质的新相（新相晶格不同于任一组元）。 1、正常价化合物 指符合一般化合物原子价规律的化合物。 具有高熔点、高硬、高脆性，起强化相作用。 2、电子化合物 电子价化合物为金属键结合，熔点、硬度高，塑性差。 3、间隙化合物 由过渡金属元素与原子半径比较小的非金属元素形成。 分为间隙相和具有复杂结构间隙化合物 * 第一节 合金的相结构 （1）间隙相 定义：当非金属元素原子半径与金属原子半径比值0.59时形成具有简单晶格的间隙化合物。 间隙相VC结构 * 第一节 合金的相结构 间隙相与间隙固溶体区别 间隙相的晶格与其组元晶格不同； 间隙相组元满足简单化学式； 成分可以在一定范围变动(形成以间隙相为基的缺位固溶体)； 有极高的熔点、硬度（是合金工具钢、硬质合金的重要组成相）。 （2）具有复杂结构的间隙化合物 定义：比值0.59，形成复杂晶格结构的化合物。 Fe3C（渗碳体）最重要的复杂结构间隙化合物，详见图4-6。 * 第一节 合金的相结构 Fe3 C的特点： 具有复杂的斜方晶格； 其中Fe原子可以部分被其它金属原子置换，形成以渗碳体为基的固溶体； 高溶点、高硬度。 * 第二节 二元合金相图 组元：组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质 （组元就是元素和不分解的稳定化合物）。 合金系：由给定组元按不同比例配置成的一系列不同成分的合金。 相平衡：合金中各相之间的相对质量和相对浓度不再改变时的状态（相图又称平衡图或状态图）。 一、二元相图的建立 1、相图 以成分为横坐标，温度为纵坐标，表明合金系中各种合金在不同温度下的构成相，以及相之间的平衡关系的图形—相图。 * 第二节 二元合金相图 2、相图的建立 采用热分析法以Cu-Ni为例。 1）配制几组成分不同的合金； 2）测定每组合金的冷却曲线； 3）找出每组合金的临界点（冷却曲线上的转折点）； 4）将各临界点标在 以温度为纵坐标，以成分为横坐标的图中， 将同类临界点连接起来即得到合金相图。 * 第二节 二元合金相图 AaB：液相线，该线以上为液态L； AbB: 固相线，该线以下为固态α； AaB和AbB之间为固相和液相共存L+α 。 * 第二节 二元合金相图 二、匀晶相图 两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。 1、结晶过程 以Cu-Ni为例 * 第二节 二元合金相图 （1）合金K冷到t1℃时，液态合金中开始析出α相； （2）温度降到t3℃时，合金结晶完毕； （3）在L-α转变过程中，L不断减少，α相不断增多，且在不同温度下L相及α相具体成分为交点的横坐标。 2、杠杠定律 求合金K（ WNi为K）在tx℃温度下，液相、固相的含量。设合金总质量为1，液相质量为QL、固相质量为Qa，液相 WNi为x，固相WNi为x‘。 * 第二节 二元合金相图 QL+Qα=1 QLX+QαX’=K 解方程