【導(dǎo)讀】并通過各種熱加工和冷加工獲取成材或制。由液態(tài)冷凝成固態(tài)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。固態(tài)的過程也是一種結(jié)晶過程。晶體材料的凝固。組織稱為鑄態(tài)組織。鑄態(tài)的顯微組織決定著鑄態(tài)。材料的使用性能和加工工藝性能。獲得性能優(yōu)良的金屬材料。來表述，見圖3-1。明顯地見到結(jié)晶開始和結(jié)晶結(jié)束的溫度。但是，對(duì)一個(gè)合金系來說，除個(gè)別成分的合。而這個(gè)溫度區(qū)間的大小與合金的化學(xué)成分比。在測(cè)定冷卻曲線時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金。且下降的量隨冷卻速度加大而增加。Tms、Tmf分別是合金在平衡狀態(tài)下的結(jié)晶開。T1s、T1f分別是V1冷速。中現(xiàn)象稱過冷現(xiàn)象。卻速度和金屬液中雜質(zhì)的含量。屬純度愈高，過冷度也愈大。純金屬結(jié)晶是在恒溫下完成的。這是因?yàn)榧兘饘俳Y(jié)晶會(huì)釋放出“潛。由能差的大小又取決于過冷度的大小。過程是原子由不規(guī)則排列向規(guī)則排列的變化過程。已據(jù)此制造出了非晶金屬微粉和箔。程，而且，這兩個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行。臨界晶核尺寸是隨著過冷度減小而增大的。來表示，簡(jiǎn)稱為長(zhǎng)大率。

　　

【正文】 a。 當(dāng)溫度降到 1～ D之間從液相中結(jié)晶出 Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的一次 α固溶體相 。 隨溫度下降 α相含量增加 ， 剩余液相減少 。 并且 α相的銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沿 AP線變化 （ Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加 ， 但始終低于合金 I的銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ） ， 而剩余的液相 Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沿 AC線變化 （ Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也逐漸增加 ， 高于合金 ?銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ） 。 當(dāng)降到 1186?C的 D點(diǎn)時(shí) α相銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %， 剩余液相銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %。 而兩相相對(duì)含量也可用杠桿定律求出： QL=()／ ()=57%， Qα＝ 43%。 這時(shí)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變 。 合金 ?就轉(zhuǎn)變成單相固溶體 β。 這個(gè)轉(zhuǎn)變過程需要 Ag、 Pt原子進(jìn)行必要的擴(kuò)散才能完成 。 當(dāng)溫度進(jìn)一步下降 ， β固溶體的溶解度也下降 ， 于是將多余的 Pt元素以 αⅡ 形式析出來 。 所以合金 ?在室溫下的顯微組織是：在 β固溶體相的基體上彌散地分布著粒狀 α固溶體相 。 合金 II：結(jié)晶冷卻過程見 圖 3－ 13b。當(dāng)溫度降到 1～ 2點(diǎn)之間其結(jié)晶情況同合金 I。但是，這時(shí)的剩余液相的含量 QL高于 57%。根據(jù)前述計(jì)算可知，只能有 57%液相與 α相發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變成 β相。也即在包晶轉(zhuǎn)變完了，仍有部分剩余的液相，這部分液相在 2～ 3點(diǎn)之間以勻晶轉(zhuǎn)變形式也結(jié)晶成 β相。所以在 3～ 4點(diǎn)之間合金 II是單相β固溶體組織。在點(diǎn) 4至室溫時(shí)，由于 β固溶體對(duì) Pt溶解度的下降，將析出 αⅡ 相。所以，合金II在室溫下的組織也是在 β固溶體相的基體上彌散分布著粒狀 αⅡ 相。 合金 III：結(jié)晶冷卻示意圖見 圖 3－ 13c。 當(dāng)溫度降到 1～ 2點(diǎn)之間 ， 結(jié)晶情況同合金 I。 是由一次固溶體 α1與剩余的液相 L組成的組織 。 當(dāng)溫度降到 1186?C時(shí) (2點(diǎn) )， αI的成分變成 P點(diǎn)成分為αP， 剩余的液相變成 C點(diǎn)的成分 LC。 則發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變 。 但是 。 由于 α相的相對(duì)含量 Qα大于包晶時(shí)所需的 43%， 所以 ， 包晶轉(zhuǎn)變后仍有剩余的 α相 。 于是包晶轉(zhuǎn)變后合金 III的組織是 α十 β的雙相組織 。 而且 α相被 β包圍著 。 這不同于前兩種合金 。 當(dāng)合金 III由 1186?C降到室溫時(shí) ， 因α和 β固溶體的溶解度下降則分別析出 βⅡ 和 αⅡ 。所以 ， 室溫時(shí)合金 III的組織是 α十 βⅡ 十 αⅡ 十 β 在包晶轉(zhuǎn)變過程中 ， 由液相結(jié)晶的初生固相 ?被包晶轉(zhuǎn)變新生成相 β所包圍 。 見圖 3－ 13a中包晶轉(zhuǎn)變開始示意圖 。 當(dāng) β相繼續(xù)長(zhǎng)大時(shí)要同時(shí)消耗 ?相和液相 。 因?yàn)??、 β、 L三相的 Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是不相同的 ， 要轉(zhuǎn)變必須有 Ag、 Pt原子的擴(kuò)散 。 在β相長(zhǎng)大時(shí)富 Ag的液相 ， 需將 Ag原子通過 β相擴(kuò)散到貧 Ag的 ?相中 ， 而富 Pt的 ?相也需將 Pt原子通過 β相擴(kuò)散到貧 Pt的液相中 。 這種較大直徑的原子通過固相的擴(kuò)散速度是較小的 。 所以 ， 包晶轉(zhuǎn)變是很慢的 。 在實(shí)際生產(chǎn)中由于冷卻速度不可能非常慢 ， 因此 ， 也會(huì)產(chǎn)生成分的偏析 。 這種由于包晶轉(zhuǎn)變不能充分完成而產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為 包晶偏析 。 包晶偏析可通過 擴(kuò)散退火 得到減輕或消除。 （四）其它相圖 前述的勻晶相圖 、 共晶相圖 、 包晶相圖是合金結(jié)晶中最基本的三種二元合金相圖 。 除此之外 ，還有一些結(jié)晶類型的相圖：偏晶相圖 (如 Cu－ Pb系 )、 形成穩(wěn)定化合物的相圖 (如 Mg－ Si系 )、 生成不穩(wěn)定化合物的相圖 (如 K－ Na系 )等 。 另外 ， 合金組元如果具有同素異構(gòu)性 ， 則合金結(jié)晶結(jié)束后冷到某溫度又會(huì)發(fā)生由一個(gè)固相共析轉(zhuǎn)變成另兩個(gè)固相混合物的共析相圖以及兩個(gè)固相在一定溫度下包析轉(zhuǎn)變成一個(gè)固相包析相圖等 。 而更多的合金系其相圖是由多種基本相圖組合而成的復(fù)雜相圖。如： Fe－ C合金相圖就是一個(gè)復(fù)雜相圖。它是鋼鐵材料的基礎(chǔ)。我們將在第五章中作詳細(xì)介紹。 第三節(jié) 合金的性能與相圖的關(guān)系 合金的性能取決于合金的化學(xué)成分和它的顯微組織 。 而相圖就是一個(gè)合金系中各個(gè)合金的顯微組織隨溫度變化的規(guī)律圖 。 因此 ， 知道了一個(gè)合金系的相圖 ，就可以根據(jù)相圖推斷出各個(gè)合金的使用性能和工藝性能的變化規(guī)律 。 下面按合金結(jié)晶的類型分別加以敘述 。 一、勻晶轉(zhuǎn)變成單相固溶體的合金系 固溶體合金的性能主要取決于組元的性質(zhì)及溶質(zhì)元素的濃度 。 溶質(zhì)元素濃度愈高引起晶格畸變愈大 ， 則合金的強(qiáng)度 、 硬度 、 電阻率愈高 、 電阻溫度系數(shù)愈小 ， 見 圖 3－ 14。固溶體合金仍能保持足夠高的塑性和韌性 。 即有一定程度的綜合力學(xué)性能 。 但其所能達(dá)到的強(qiáng)度 、 硬度有限 。 由于塑性好 ， 所以它具有良好的壓力加工性能 ， 但是切削加工性能差 。 主要表現(xiàn)在加工表面粗糙度值大 ， 鑄造工藝性也差些 。 固溶體合金成分與鑄造工藝性的關(guān)系 ， 見 圖3－ 15。 從圖上可見隨著溶質(zhì)濃度的增加 ， 結(jié)晶的溫度區(qū)間也增加 （ 即液固相線距離增加 ） ， 枝晶偏析傾向增加 、 合金熔液流動(dòng)性下降 、 集中縮孔減小而分散縮孔增加 。 所以 ， 固溶體合金易產(chǎn)生冷隔 、 澆不足 、 疏松 、 鑄造裂紋等鑄造缺陷 。 因此固溶體合金不適宜作鑄件使用 ， 而適宜作鑄錠然后軋制成材使用 。 二、包晶和共晶轉(zhuǎn)變的合全系 以這兩種方式結(jié)晶的合金都會(huì)產(chǎn)生兩相的混合物 。 其強(qiáng)度 、 硬度 、 電阻率等使用性能與化學(xué)成分的關(guān)系一般是直線變化 ， 見 圖 3－ 16。 對(duì)于共晶合金系在共晶區(qū)附近的性能除與共晶體中相的種類性質(zhì)有關(guān)外還與相的形態(tài) （ 細(xì)密程度 ） 有關(guān) ， 愈細(xì)強(qiáng)度等性能愈高 （ 見圖上虛線所示 ） 。 共晶合金系的壓力加工工藝較差 ， 但切削工藝性好 ， 其鑄造性能與具體合金組織中共晶體所占的比例有關(guān) 。 共晶體愈多鑄造工藝性愈好 ，共晶成分的合金鑄造工藝性最好 ， 見 圖 3－ 17。所以 ， 在通常的情況下鑄件都是盡量選用近于共晶成分的合金 。 三、能形成金屬化合物的合金系 當(dāng)組元之間相互作用能生成一些穩(wěn)定化合物的合金 ， 會(huì)有較高的強(qiáng)度和硬度及某些特殊的物理化學(xué)性能 。 但塑性和韌性會(huì)下降 ， 加工工藝性差 。 純化合物材料及化合物含量太多的合金不能直接作為結(jié)構(gòu)材料來使用 。 可以制成粉末 。 然后再通過燒結(jié)方法制成具有特殊性能的零件 。如：切削刀具的硬質(zhì)合金及耐高溫 、 耐磨損的金屬陶瓷零件等 。 當(dāng)然 ， 若是選用的合金成分使合金中化合物含量適量 ， 并細(xì)化它 ， 使它彌散分布在固溶體相的基體上 ，會(huì)起到第二相彌散強(qiáng)化作用 。 例如：對(duì)鋼中的 Fe3C等化合物的形態(tài)和分布的控制與利用就是這個(gè)目的 。 在 圖 318中 ， a圖示有固定化學(xué)成分的化合物 AmBn的情況 。B圖示化合物的化學(xué)成分可在一定成分范圍內(nèi)變化的情況 。 即有以化合物為基的固溶體的情況 返回 冷卻曲線 返回 金屬結(jié)晶過程 返回 枝晶長(zhǎng)大過程 返回 晶粒與力學(xué)性能關(guān)系 返回 成長(zhǎng)率和長(zhǎng)大率與力學(xué)性能關(guān)系 返回 三種類型晶粒形態(tài) 返回 相圖測(cè)畫示意圖 返回 返回 返回 返回 QL=(Xα X)／ (Xα XL) Qα =(XXL)／ (Xα XL) 返回 返回 返回 返回 a 返回 b 返回 c 返回 返回 返回 返回 返回