材料成形原理（第3版）第4章.pptVIP

L2的分布和形状与两个因素有关： 1．? L2与a是否湿润； 2．? L2的密度。 如果L2能与a湿润，L2便在a表面生核。如果 L2与a完全湿润，L2可能把a完全包围，使a的生长受阻，L1的继续分解只能靠a的重新生核，直到a与L2间达到杠杆定律的比值。 温度再降低时，L2中继续析出a，残余的L2则分布于a枝晶间。如果残余的L2很少，则在枝晶间是薄膜状分布。 如果L2与a之间湿润不好，密度又相差很大，L2可能上浮或下沉成为与Ll分离的液体层，或悬浮在液体中成为独立的液滴。当L2析出时a枝晶非常发达，L2不易上浮或下沉则可能悬浮于a分枝间。 图 定向包晶凝固过程 WC0— 合金原始成分 WP — 包晶反应液相成分 二、包晶凝固 图4-28 若扩散不充分，中心残留?，成多相组织。 但是，碳钢的包晶反应较彻底。 The end! * 胞状生长向枝晶生长的转变 将出现二次枝晶的胞晶称为胞状树枝晶，或柱状树枝晶。如果成分过冷区足够宽，二次枝晶在随后的生长中又会在其前端分裂出三次枝晶。 4、宽成分过冷区的自由树枝晶生长 图 从柱状枝晶的外生生长转变为等轴枝晶的内生生长 枝状晶＋自由树枝晶（等轴晶） 当固一液界面前方液体中成分过冷的最大值大于液体中非均质生核所需要的过冷度ΔT异时,在柱状枝晶生长的同时，界面前方这部分液体将发生新的形核过程，导致晶体在过冷的液体中自由成核生长，并长成树枝晶，这称为自由树枝晶。 树枝晶形态：在液体内部自由形核生长，从自由能的角度看应该是球体。但为什么又成为树枝晶的形态呢？ 在近平衡状态下,多面体的棱角前沿液相中的溶质浓度梯度较大,其扩散速度较快；而大平面前沿液相中溶质梯度较小,其扩散速度较慢；这样棱角处晶体长大速度大,平面处较小,近于球形的多面体逐渐长成星形,从星形再生出分枝而成树枝状。 宏观上，平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长都属于晶体自形壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式，称为外生生长。而等轴晶是液体内部自由生长的，称为内生生长。 5、树枝晶的生长方向和枝晶间距 （1）立方晶系100晶向生长 密排六方为（1010）方向生长 体心立方为110晶向 图　立方晶系枝晶的生长方向 a）小平面生长 b）非小平面生长 对于小平面生长的枝晶结构，其生长表面均为慢速生长的密排面；对于非小平面生长的粗糙界面的非晶体学性质与其枝晶生长中的鲜明的晶体学特征尚无完善的理论解释 （2）枝晶间距取决于潜热的散热条件，即冷却速度 一次枝晶间距： 二次枝晶间距： 或 枝晶间距指的是相邻同次枝晶之间的垂直距离。主轴间距为d1，二次分枝间距为d2，三次分枝间距为d3。在树枝晶的分枝之间，充填着溶质含量高的晶体，产生溶质偏析，导致材质或形成产品的性能降低。 图5-9 C0、GL/R 对单相合金晶体形貌的影响 R 各种晶体形貌间的关系如图所示。平面晶是溶质浓度C0=0的特殊情况。溶质浓度一定时，随着GL的减小和R的增大；或GL和R一定时，随着C0的增大，晶体形貌由平面晶依次转变成胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴树枝晶。 §４－２ 共晶合金的凝固 共晶合金可以由两个纯组元（A—B）构成，也可以由一个纯组元和一个化合物（ A—Am Bn）或两个化合物构成。 共晶合金的特点是液态无限互溶，固态局部互溶（有时固溶度非常小）；溶质元素在另一个相中的分配系数k＜1；共晶点大多偏向低熔点组元一边； 在共晶转变时，从液体中同时析出两个固相，对成分偏离共晶成分的合金，则出现初生相。 一．共晶合金液态结构的特点 对固溶体单相合金：接近熔点时，在液态下主要存在一种A游动原子集团，溶质原子B则分布于A原子集团内及集团之间的空穴中。溶有B的A原子集团内的原子排列方式与固溶体相似，因此可以由原子集团生长为固溶体的晶核。 共晶合金结晶时，液体中能同时析出两种固相，有理由推测它在液体时必然存在两种排列方式类似两个共晶相的原子集团。这种设想已为液态共晶品合金的X射线衍射所证实。 在1600℃下对纯Fe一C合金进行X线及中子衍射，发现：当碳量低于1.8％时，随着碳量的增加，Fe原子间距从纯铁的2.60A逐渐增加到2.67A，类似于固溶的效果。当碳量高于1.8％时，再增加碳量，Fe原子间距不再增大。这相当于碳量超过E点，合金由固溶体型转为共晶型后，Fe原子集团中溶碳量不再明显增加，多余的碳除在空穴中外，便以另一相的原子集团存在。由于Fe—C合金中高碳相有两种，多余碳的存在方式有类似石墨的C原子集团及类似Fe3C的富C原子集团，这是Fe—C合金的特点。 二．共晶转变 共晶成分的合金结晶时，两相