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1、工程材料机械制造基础-,第四章 合金的结晶与相图,机电工程学院 金工学部 王志海,第四章 合金的结晶与相图(Crystal and Phase Diagram of Alloy),基本概念合金在固态下的相结构及性能二元合金相图的建立与结晶过程分析,第一节 基本概念,合金(alloy)组元(元)(element)相(phase)显微组织(microscopic structure),第 二 节 合金在固态下的相结构及性能,固溶体(solid solution)金属化合物(metallic compound)机械混合物(mechanical impurity),一.固溶体(solid soluti
2、on),溶剂A+溶质B=C bcc fcc bcc,例如:Fe+C=F(铁素体)体心 六方 体心,固溶体的结构特点,铁素体的晶体结构,一)固溶体的主要类型及形成条件,1.置换固溶体(substitution solid solution)*形成特征:R溶剂 R溶质,例如:Au-Cu,置换固溶体结构示意图,置换固溶体的分类,无限固溶体,有限固溶体,无序固溶体,有序固溶体,有序固溶体结构示意图,2.间隙固溶体(interstitial solid solution),*形成的特征:R溶质/R溶剂 0.59 例如:Fe-C,间隙固溶体结构示意图,二)固溶体的性能,固溶强化(solution stre
3、ngth),晶格畸变(distortion of lattice),溶质原子对晶格畸变影响示意图,二.金属化合物(intermetallic compound),溶剂A+溶质B=C bcc fcc cph,例如:3Fe+C=Fe3C 体心 六方 复杂结构,金属化合物的结构特点,具有原子整数倍关系,3Fe+C=Fe3C 体心 六方 复杂结构,8000%,HB 80 3,50%0%,渗碳体(Fe3C)晶格结构示意图,一)金属化合物的主要类型,1.正常价化合物(normal compounds)2.电子价化合物(electron compounds)3.间隙化合物(interstitial comp
4、ounds),二)金属化合物的主要性能,具有一定程度的金属性质。具有较高的熔点。硬度较高。脆性高。,三.机械混合物(mechanical impurity),机械混合物的结构特点,具有重量百分比的关系,溶剂A+溶质B=C bcc fcc bcc+fcc,例如 88.5F+11.5Fe3C=100P 体心 复杂结构 体心+复杂,机械混合物的性能特点,取决于组元的相对数量。取决于组成相的大小和形状。具体数值介于组元性能之间。,第三节 二元合金相图的建立 与结晶过程分析,一.基础知识 1.合金系(alloy series)2.平衡组织(statenchyma)3.相图(phase diagram),
5、二.相图的建立,热 分 析 法,二.相图的建立,a,b,ab:液相线,ab:固相线,L,L+S,S,L:液相区,S:固相区,L+S:液固共存区,100C时,糖在水中的饱和度为80%。,90C时,糖在水中的饱和度为70%。过饱和体的浓度为含糖量90%。,1.匀晶相图,杠杆定理,QS=(bcab)100%,QL=(acab)100%,QS+QL=1aQS+bQL=c,2.共晶相图,温度,成分,100%A,100%B,L,SA,L+SA,SB,L+SB,2.共晶相图,SA+(SA+SB),SB+(SA+SB),Y,SA+SB,共晶相图的建立,共 晶 相 图,SA+(SA+SB),SB+(SA+SB),Y,SA+SB,SA+(SA+SB),SB+(SA+SB),Y,SA+SB,3.共析相图,共析相图,4.包晶相图,相图与合金物理、力学性能之间的关系,合金的流动性、缩孔性质 与相图之间的关系,本章的作业,P 65 3.4.5.9.,欢迎进入第五章学习内容,
