第三章二元合金相图及其应用教学 讲义.ppt

第三章二元合金相图及其应用;相：在一个物系中，性质完全相同的均匀部分。合金中，具有相同化学成分，相同结构，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 指系统中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并以界面相互隔开的均匀组成部分。;N;;包晶相图;一、合金中的基本相和基本组织;Cu-Ni Fe-Mn Cu-Au;置换固溶体：溶质原子引起的点阵畸变 ;间隙固溶体中的点阵畸变 ;完全无序;3、固溶强化：由于溶质原子的溶入，固溶体的强度硬度提高的现象 4、性能：强硬度低，塑韧性好，易于锻压 ;纯铜的 σb（Rm） 为220MPa, 40HB, ψ（Z） 为70%。 Cu＋1%镍 390MPa, 70HB, 50%。 所以固溶体的综合机械性能很好, 常常作为结构合金的基体相。 固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。;5 铁碳合金中的固溶体;F－工业纯铁的组织;2）奥氏体：A 碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体 2.11% 1148℃ austenite ;(二）金属化合物;复杂的斜方晶格 ;过共晶白口铸铁组织 Fe3CⅠ+Ldˊ;（三）机械混合物;黑色 ：渗碳体;黑色A，白色Fe3C;铁碳合金中的相和组织组成物;;铁素体;奥氏体;珠光体 珠光体＋二次渗碳体;3.1相图的建立;3.2 匀晶相图;Cu－Ni相图－匀晶相图－热分析法;?? 铜镍二元合金相图 ; ;? 杠杆定律证明 杠杆定律是计算合金平衡组织中的组成相或组织组成物的质量分数的重要工具。;;二、杠杆定律的适用范围; 5. 固溶体结晶时成分是变化的 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 非平衡结晶时，出现偏析 扩散退火 低于固相线100℃左右 ; Cu-Ni合金枝晶偏析示意图 ;;3.3共晶相图;共晶类合金的结晶过程;共晶合金的结晶过程;共晶白口铸铁组织 Ldˊ;亚共晶合金的结晶过程;;时效硬化;含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线? ; ;固溶处理：如果把亚共晶合金加热到固溶度曲线以上的某一温度并保持足够长的时间，使溶质元素（元素B）充分溶入固溶体（α相）中，然后予以快速冷却，以抑制这些元素重新析出，致使室温下获得一个过饱和固溶体，这种热处理称为固溶处理或固溶淬火。 析出：指某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶体点阵中的一定区域内聚集或组成第二相的现象。析出又称为沉淀 时效：在析出过程中，合金的机械性能、物理性能、化学性能等随之发生变化，这种现象称为时效。;3.3共晶相图;一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应 所生成的两相混合物叫共晶体 ;3.4其他相图;;含有稳定化合物的相图;;3.5合金的性能与相图的关系 ;;3.6铁碳合金相图;（一）相图中点线区的意义 主要特征点 *重要特征线 各区的意义;特性点;（二）铁碳合金分类;;3.3共晶相图;(三）铁碳合金的结晶过程;共析钢的结晶过程;珠光体的形成;奥氏体;? 纯铁是如何结晶的 ;铁素体;亚共析钢的结晶过程; 40 钢退火组织 P+F;过共析钢的结晶过程;(三）铁碳合金的结晶过程;共晶白口铸铁组织 Ldˊ;亚共晶白口铸铁组织 P+Fe3CⅡ+Ldˊ;过共晶白口铸铁组织 Fe3CⅠ+Ldˊ;;3.3共晶相图;(三）铁碳合金的结晶过程;工业纯铁退火组织 F+Fe3CⅢ;20 钢退火组织 P+F; 40 钢退火组织 P+F;60 钢退火组织 P+F;T8 钢退火组织 P;T12钢退火组织 P+Fe3CⅡ苦味酸钠水溶液腐蚀;T12钢球化退火组织 F+Fe3C;亚共晶白口铸铁组织 P+Fe3CⅡ+Ldˊ;共晶白口铸铁组织 Ldˊ;过共晶白口铸铁组织 Fe3CⅠ+Ldˊ;;二、铁碳合金的成分—组织—性能关系 ;亚共析钢的硬度、强度和塑性可根据成分或组织作如下的估算： ?????? 硬度≈80×ω（F）+180×ω（P）? (HB) ?????? 或硬度≈80×ω（F）+800×ω（Fe3C）? (HB) ?????? 强度( ?σb（Rm）)≈230×ω（F）+770×ω（P）? (MPa) ?????? 延伸率( δ （A）)≈50×ω（F）+20×ω（P）? (%) ω：相应的F/P/Fe3C的硬度、强度等;与铸造性能 与可焊性 与可锻性;三. Fe- Fe3C相图的应用 ;纯铁的强度低, 不宜用做结构材料, 但由于其导磁率高, 矫顽力低, 可作软磁材料使用, 例如做电磁铁的铁芯等。 白口铸铁