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1、热分析法,时间,温度,凝固开始,凝固终了,L,L+S,S,第二节 二元合金相图 一、相图的建立,铜-镍合金匀晶相图,1083,1455,L,L+,纯铜熔点,纯镍熔点,液相线,固相线,液相区,固相区,液固两相区,二、匀晶相图1、铜镍合金相图相区分析,相图分析(点、线、区)两点：纯组元的熔点 两线：L,S相线 三区：L,L+。,2、合金的结晶过程,平衡结晶,形核和晶粒的长大能量起伏、结构起伏、成分起伏,2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein und
2、er license.,固溶体合金在平衡结晶过程中，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化,3、杠杆定律及其应用,设合金成分为，合金的总质量为m，在T温度时，固相成分，液相成分L，对应的质量 m，mL,注意：杠杆定律只适用于两相区;三点要找准,例：求30%Ni合金在1280 时相的相对量,a,c,30,a1,b1,c1,1280 C,解：作成分线和温度线如图。,66,18,根据杠杆定律推论，Q/Q=a1b1/a1c1=12/48=1/4,答：所求合金在1280 时相的相对质量为1/4。,例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：,(a)成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；(b)
3、若首先凝固出来的固体成分含60%B，合金的成分为多少？(c)成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；(d)合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？,4、合金的不平衡结晶与树枝状偏析,由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，无论固相或液相中的原子都来不及充分扩散，这种结晶过程称为不平衡结晶。由于各层之间的原子来不及扩散，这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温，这种现象叫枝晶偏析或树枝状偏析。由于一个枝晶形成一个晶粒，也叫晶内偏析。,三、共晶相图,共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固 相的转变。共晶相图：具有共晶转变特征的相
4、图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。)共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。,三、共晶相图,Pb,Sn,Sn%,T,C,液相线,L,固相线,+,L+,L+,固溶线,固溶线,1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是 亚共晶、过共晶合金成分分界点）等。2）线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。,1.相图分析（相图三要素）,共晶线,2.共晶转变分析,Pb,Sn,T,C,L,+,L+,L+,共晶反应线表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。,M,N,共晶点表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的
5、共晶转变。,E,LE M+N,无论从何处开始,体系点达到共晶线液相组成达到E点,共晶反应要点,共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。,Pb,Sn,T,C,L,+,L+,L+,M,N,E,3 合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例）（1）Wsn2的合金 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。,(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used her
6、ein under license.,(2)X1合金结晶过程分析（2 Wsn19）,M,N,f,g,X1,T,C,t,L,L,L,L+,冷却曲线,+,1,2,3,4,(3)X2合金结晶过程分析（共晶合金）,X2,T,C,t,L,(+),L,L,L(+)共晶体,冷却曲线,(+),(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learn
7、ing,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(4)X3合金结晶过程分析（亚共晶合金）,X3,T,C,t,L,L+,(+)+,1,2,(+)+,(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.,标注了组织组成物的相图,M,E,N,组织组成物与组织图 组织组成物：组成材料的中各个不同本质和形态的部分。组织图：用组织组成物填写的相图。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。,相图与性能的关系,合金的使用性能与相图的关系 固溶体中溶质浓度 强度、硬度,组织组成物的形态对强度影响很大。组织越细密，强度越高。,2.合金的工艺性能与相图的关系,铸造性能液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金），则流动性好，不易形成分散缩孔。,锻造、轧制性能单相固溶体合金，变形抗力小，变形均匀，易开裂。,
