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1、工程材料及热工处理,第四章 铁碳合金相图,主讲人：刘 怿 凡,工程材料及热工处理第四章 铁碳合金相图主讲人：刘 怿,几个重要概念,4.1 固态合金的相结构,1.合金,2.组元,3.相,两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质,组成合金的最基本的独立物质称为组元，可以是组成合金的元素，也可以是化合物，有二元、三元等。,在合金中，凡成分相同、结构相同并以明显界面相互分开的均匀组成部分，是合金中最基本的组成部分。,几个重要概念4.1 固态合金的相结构1.合金2.组元3.相,4.1 固态合金的相结构,4.组织,5.合金系,由相同组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个合金系统。
2、,用肉眼或显微镜观察到的金属材料的内部情景，包括晶粒的大小、形状、相对数量和相对分布。“特殊形态的微观形貌”,合金组织中的相结构决定合金的性能,4.1 固态合金的相结构4.组织5.合金系 由,4.1 固态合金的相结构,合金的相结构,晶体结构、原子结构不同、组元相互作用不同不同相结构,4.1 固态合金的相结构合金的相结构晶体结构、原子结构不同,4.1 固态合金的相结构,一、固溶体,组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。特点：保持溶剂晶格类型,1.分类,按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体、间隙固溶体,4.1 固态合金的相结构一、固溶体组元间相互溶解，溶质,4.1 固态合金的相结构,(2)按固溶度
3、:有限固溶体、无限固溶体,固溶强化：,溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高，塑性、韧性降低。产生原因：晶格畸变强化效果：间隙固溶体置换固溶体,回忆：我们已经学了几种强化手段了？,4.1 固态合金的相结构(2)按固溶度:有限固溶体、无限,4.1 固态合金的相结构,二、金属化合物,合金组元间按一定比例发生相互反应而形成化合物,特点：,晶格类型与性能均不同于任一组元。一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。具有一定的金属性质，又称金属化合物。三高(高熔点、高硬度、高脆性),4.1 固态合金的相结构二、金属化合物合金组元间按一定比例,4.1 固态合金的相结构,组元之间相互溶解固溶体：铁
4、素体(F)、奥氏体(A)组元之间相互反应金属化合物：渗碳体（Fe3C),组元间既不溶解，也不反应？,三、机械混合物,珠光体：FFe3C,4.1 固态合金的相结构组元之间相互溶解固溶体：铁素体,4.2 二元合金相图,相图：合金系中，相组成合金成分温度之间关系的图解。,一、相图的建立,热分析法测定相图：,1、配制合金；2、测出结晶开始和终了温度相变点；3、标出临界点；分别用曲线连接凝固开始点和终了点；4、标出相区,4.2 二元合金相图相图：合金系中，相组成合金成分温度,4.2 二元合金相图,CuNiNi%T,C2040608010010001100,4.2 二元合金相图,二、杠杆定律,1、r点为两
5、相混合，分别为a点液相和b点固溶相。2、两平衡相得相对重量满足杠杆定律：,4.2 二元合金相图二、杠杆定律1、r点为两相混合，分别为,4.2 二元合金相图,将两相的比重看做天平的两端质量，欲天平平衡，则力力臂相等。于是有：,4.2 二元合金相图将两相的比重看做天平的两端质量，欲天平,4.2 二元合金相图,三、匀晶相图,线：固相线、液相线区：液相（L）区 固相（）区 液固两相共存（L+）区,两组元，液、固态都无限互溶的二元合金系形成的相图,4.2 二元合金相图三、匀晶相图线：两组元，液、固态都无,4.2 二元合金相图,四、共晶相图,两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生共晶转变的相图,点：E
6、-共晶点线：液相线（AEB）固相线（AMENB）溶解度曲线（MF、NG）共晶线（MEN）,区：三个单相区、三个双相区、一个三相区,4.2 二元合金相图四、共晶相图两组元，液态无限互溶，固态,4.2 二元合金相图,结晶情况,1、共晶,室温组织:(+)室温相组成:+,Pb-Sn共晶组织,4.2 二元合金相图结晶情况1、共晶室温组织:(+)P,4.2 二元合金相图,2、WSn19%的合金,室温组织:+室温相组成:+,4.2 二元合金相图2、WSn19%的合金室温组织:,4.2 二元合金相图,3、亚共晶,室温组织：+(+)室温相组成：+,4.2 二元合金相图3、亚共晶 室温组织：+(+,4.2 二元合
7、金相图,4、过共晶,室温组织：+(+)室温相组成:+,4.2 二元合金相图4、过共晶室温组织：+(+,4.2 二元合金相图,五、包晶相图,两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生包晶转变的相图,点：D包晶点线：液相线（ACB）固相线（APDB）溶解度曲线（PE、DF）包晶线（PDC）,区：三个单相区、三个双相区、一个三相区,4.2 二元合金相图五、包晶相图两组元，液态无限互溶，固态,4.2 二元合金相图,六、共析相图,由一个某一成分的固溶体相，在某一恒定温度下，同时分解出两个新的固相的相图。,4.2 二元合金相图六、共析相图 由一个某一成,4.2 二元合金相图,六、几种恒温转变对比,1、共晶转变：2、包晶转变：3、共析转变：,（分解反应）,（合成反应）,（分解反应）,4.2 二元合金相图六、几种恒温转变对比1、共晶转变：（分,谢 谢！,谢 谢！,
