學(xué)生用材料科學(xué)基礎(chǔ)第7章-wenkub
2022-09-01 15:51:50 本頁面
【正文】 應(yīng)掌握的內(nèi)容 1. 掌握三種典型的基本相圖：勻晶相圖 （ CuNi合金相圖 ） 、 共晶相圖 （ PbSn合金相圖 ） 、 包晶相圖 （ PtAg合金相圖 ） 。 5. 了解二元合金的不平衡凝固過程 ,及偽共晶 、 不平衡共晶組織 、 離異共晶基本概念 。 晶體結(jié)構(gòu)相同 ， 原子半徑 （ 離子半徑 ） 相近 二元系相圖的類型 給定成分的合金 ， 在給定溫度下 ， 處于平衡的兩個(gè)相的成分都已完全確定 ，不能任意的改變 。 絕大多數(shù)二元相圖都包括勻晶轉(zhuǎn)變部分 。 ? CuNi合金 冷卻曲線 （ cooling curve） 及結(jié)晶過程示和合金平衡結(jié)晶時(shí)的組織變化示意圖見下頁 。 ? 區(qū)別： ① 固溶體結(jié)晶是在一溫度范圍內(nèi)完成 ， 而純金屬在恒溫下完成 。 ? 固溶體結(jié)晶過程的實(shí)質(zhì)： a：液相內(nèi)的成分?jǐn)U散 、 均勻過程； b：固相長大過程 c：固相內(nèi)的成分?jǐn)U散 、 均勻過程； ? 固溶體平衡結(jié)晶時(shí) ， 液相與固相的相對(duì)量可由 杠桿定律 確定 。 由于固相內(nèi)組元擴(kuò)散較液相內(nèi)組元擴(kuò)散遲得多 ， 故偏離固相線的程度就大得多 ， 它成為非平衡凝固過程中的主要矛盾 。 ? 此時(shí) ， 整個(gè)結(jié)晶固體的平均成分應(yīng)在 α1和 α2之間 ， 而整個(gè)液體的平均成分應(yīng)在 L1和 L2之間 。 此時(shí)固相的平均成分變回到原合金的成分 。 冷卻速度越大 ， 其偏離程度越嚴(yán)重；冷卻速度越小 ， 偏離程度越小 ， 越接近于平衡條件 。 ? 固溶體不平衡結(jié)晶時(shí) ， 由于先后從液體中結(jié)晶出來的固相成分不同 ， 并因冷速較快而不能擴(kuò)散均勻 ,結(jié)果使每個(gè)晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻 (先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元較多 ，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元較多 ， 在晶粒內(nèi)部存在著濃度差別 )， 這種現(xiàn)象稱為 晶內(nèi)偏析 。 二、共晶相圖及合金凝固 共晶相圖的概念 ? 共晶轉(zhuǎn)變 （ the eutectic reaction） ： 在一定條件下 (溫度 、 成分 )， 由均勻液體中同時(shí)結(jié)晶出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變 。 ? 共晶點(diǎn) （ the eutectic point） 或共晶成分： 發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的液相成分點(diǎn) E。 B ： Sn 熔點(diǎn)； E： 共晶點(diǎn) ? 線： AEB ： 液相線 AMENB ： 固相線 MF：固溶線 表示 Sn在 Pb中的固溶度曲線 NG：固溶線 表示 Pb在 Sn中的固溶度曲線 MEN：共晶線 （ 恒溫轉(zhuǎn)變 ） ? 相區(qū)： 單相區(qū)： L α （ Sn在 Pb中的固溶體 ） β （ Pb在 Sn中的固溶體 ） 雙相區(qū) ： L+α、 L+β、 α+β 三相平衡線： MEN共晶線 L+α+β， LE→ α M +βN ? 根據(jù)相變特點(diǎn)和組織特征將共晶系合金分為四類： ? 端際 （ 部 ） 固溶體合金 ? 亞共晶合金 （ hypoeutectic alloys） ? 共晶合金 （ eutectic alloy） ? 過共晶合金 （ hypereutectic alloys） (1) 端部固溶體合金 ? 這類合金的冷卻曲線為： ? 結(jié)晶過程： L→ （ L+α ） → α→ （ α+β Ⅱ ） 勻晶反應(yīng) 脫溶轉(zhuǎn)變 ? 室溫組織： α+β Ⅱ Pb－ Sn 共晶相圖 合金 Ⅰ 的平衡結(jié)晶過程 (2) 共晶合金 ? 該合金的冷卻曲線為：圖 513 ? 該合金發(fā)生共晶反應(yīng)： LE→ α M +β N 這一過程在恒溫下進(jìn)行 ， 直至凝固結(jié)束 。 共晶合金（ Ⅱ ）的平衡結(jié)晶過程 從 α和 β中分別析出 βⅡ 和和 αⅡ ， 次生相常與共晶體中的同類相結(jié)合在一起，難以分辨。 兩種 組織相對(duì)含量 ，也稱組織組成體相對(duì)量 ， 也可用杠桿法則計(jì)算 ， 即在共晶線上方兩相區(qū) ( L+α )中畫連結(jié)線 ， 則用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示兩種組織的相對(duì)含量為： ? (α+β) 共 % = mc/me *100% ? α 初 % = ce/me *100% ? 共晶反應(yīng)結(jié)束后組成 相的相對(duì)含量 ？ 亞共晶合金的平衡結(jié)晶的顯微組織 (4) 過共晶合金 ? 過共晶合金的凝固過程和組織特征與亞共晶合金相類似 ，
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