[工學(xué)]1金屬材料成形基礎(chǔ)第一篇(編輯修改稿)
2025-04-18 00:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，向金屬液中加入某些物質(zhì)（稱變質(zhì)劑），形成大量分散的固態(tài)微粒作為非自發(fā)形核界面，或起阻礙晶體長大的作用，從而獲得細(xì)小晶粒，這種細(xì)化晶粒的方法，稱為變質(zhì)處理。 3)附加振動 金屬液結(jié)晶時，可采用機械振動，超聲波或電磁振動等措施，使鑄型中液體金屬運動，造成枝晶破碎，碎晶塊起晶核作用，從而使晶粒細(xì)化。 金屬的 同素異晶轉(zhuǎn)變 Fe?? Fe??Fe??同素異晶轉(zhuǎn)變 — 在固態(tài)下，隨著溫度的變化，金屬的晶體結(jié)構(gòu)從一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。 L 1538 ℃ 1394 ℃ 912 ℃ 一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì) — 稱為同素異晶性。 Fe、 Sn、 Ti、 Mn 溫度℃ 時間 1538 ℃ 1394 ℃ 912 ℃ 體心 面心 體心 Fe??Fe??Fe??Fe 金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變是金屬從一種晶格類型的固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型固態(tài)的轉(zhuǎn)變。它也是一個結(jié)晶過程，只不過這個結(jié)晶是在固態(tài)下進(jìn)行的，因此把這種固態(tài)轉(zhuǎn)固態(tài)的結(jié)晶 稱為重結(jié)晶或二次結(jié)晶 。 三、合金的結(jié)構(gòu) 合金 — 兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。 成份相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有界面分開的均勻組成部分稱為相。 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點不同可將合金中的相分為 ： 固溶體 金屬化合物 固溶體 合金中晶體結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相。 據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同 固溶體 固溶體的性能特點： 具有良好的塑性和韌性，強度、硬度較低。 置換固溶體 間隙固溶體 溶質(zhì)原子 溶劑原子 溶質(zhì)原子 溶劑原子 金屬化合物 合金中其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相。 金屬化合物的性能特點： 脆性大、硬度高；強度低；塑性、韌性差；高的熔點。 三、合金的結(jié)晶 雖然純金屬在人類生活和生產(chǎn)中獲得了一定程度的應(yīng)用，但它們的性能遠(yuǎn)不能滿足多方面的需求。在工業(yè)中更廣泛地被應(yīng)用的是合金。為了正確地對各種合金進(jìn)行熔鑄、鍛壓和熱處理，必須了解它們的熔點和發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，并研究它們的凝固進(jìn)程和凝固后的組織。目前已測定出許多二元合金系的成分與其熔點及固態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系曲線，并分析了不同成分的合金在不同溫度下的組織狀態(tài)。合金相圖就是以這些試驗結(jié)果為基礎(chǔ)而建立起來的。 1. 相圖的基本知識 (1) 相圖 合金相圖是一種能夠反映給定合金系中合金成分、溫度與其組織狀態(tài)之間關(guān)系的圖形。 二元合金相圖是一個平面圖形，它表示由兩個組元組成的合金系統(tǒng)中的合金平衡狀態(tài)、溫度和成分之間的關(guān)系。 (2) 相圖的建立常采用 熱分析 法 測得的 冷卻曲線 二元相圖的 建立過程 純金屬 與 合金 冷卻曲線比較 純金屬的結(jié)晶過程是在恒溫下進(jìn)行的 。 在結(jié)晶的過程中只有液相和固相數(shù)量的變化 。 而合金的結(jié)晶通常是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的 ， 在結(jié)晶的過程中 ， 不但有固相和液相數(shù)量變化 ， 而且各相的成分也在變化 。 2. 二元合金相圖 (1)二元勻晶相圖 二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)無限固溶，并形成固溶體的二元合金系所形成的相圖，稱為二元勻晶相圖。 這類合金在結(jié)晶過程中都是從液相中結(jié)晶出單相的固溶體，這種結(jié)晶過程稱為 勻晶轉(zhuǎn)變 。 合金的結(jié)晶過程 以 CuNi合金相圖中 Ni的含量 ω Ni=40%為例說明其結(jié)晶過程，當(dāng)液態(tài)合金緩慢冷卻到與液相線相交溫度時開始結(jié)晶，此時溫度為 t1， 結(jié)晶出的固相 ω Ni為 α 1， α 1的含鎳量（ ω Ni） 大于 40%；冷卻到 t2時， L的成分 L2， α相的成分為 α 2； 當(dāng)合金冷卻完畢，全部為固相 α ， 此時固相成分 α 3即為合金自身的成分。 實際金屬結(jié)晶過程中，由于 冷卻速度快，先后結(jié)晶出來的固 溶體成分不同，擴(kuò)散來不及進(jìn) 行，使得晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均 勻的現(xiàn)象。 危害：材料的力學(xué)性能 ↓ ，加工工藝性 ↓ ，耐蝕性 ↓ 。 措施：擴(kuò)散退火（均勻化退火） 枝晶偏析 （ 2）共晶相圖 兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)有限溶解（或不溶），并在結(jié)晶時發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所構(gòu)成的相圖稱為二元共晶相圖。 共晶轉(zhuǎn)變 指具有一定成分的液態(tài)合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出兩種不同的固相的轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為共晶組織，或稱共晶體。 Pb Sn 10 20 30 40 50 60 70 80 90 WSi / % 100 200 300 400 溫度/℃ 單相區(qū)： L、 α、 β 兩相區(qū)： L+α L+β α+β 相圖分析 α相 ， Sn溶入 Pb形成的固溶體； β相 ， Pb溶入 Sn形成的固溶體 。 （ 3）共析相圖 一定成分的固相，在一定溫度下，同時析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相，這個轉(zhuǎn)變過程稱為共析反應(yīng)。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1