【正文】 有這種成分的合金可進(jìn)行固溶處理：將它加熱到2~3點(diǎn)之間，保溫后快速冷卻，得到過飽和的，從而提高合金的強(qiáng)度、硬度。有時也將經(jīng)固溶處理后的合金在低溫進(jìn)行加熱處理，讓它析出很細(xì)小的第二相，如第二相是高硬度的化合物，這對合金的強(qiáng)化效果更好。這種強(qiáng)化方式稱為彌散硬化，這是強(qiáng)化合金的一種基本方法，強(qiáng)化效果主要取決于第二相的性能和彌散度。合金V的結(jié)晶過程與合金I相似，（先，后，最后得到組織）由大家自己分析。2. 合金II（共晶合金）的結(jié)晶該合金含Sn%=%，與相圖交了2兩點(diǎn)，在1點(diǎn)以上為單相液體，冷到1點(diǎn)時在恒溫183℃發(fā)生共晶，在1點(diǎn)以下液相消失，得到100%的共晶體（），這時共晶體中的和的相對量，可用杠桿定律計算：；或。繼續(xù)冷卻和成分分別沿MF和NG線變化，由于溶解度隨溫度的降低而降低，所以分別從，從。它們和共晶轉(zhuǎn)變生成的、相混合在一起，在金相顯微鏡下不易分辨，因此合金II在室溫時的顯微組織為100%（）共晶體，它的相組成物為和兩相。相組成物：合金在不同狀態(tài)時由哪些基本相組成，該組成物稱為相組成物。組織組成物：組成合金顯微組織的具有特定形態(tài)特征的獨(dú)立組成部分，稱為組織組成物，如合金II的組織組成物為共晶體，是（）的機(jī)械混合物。，由金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)其顯微組織為層片狀（和層片交替分布），對于不同成分的共晶合金，其共晶體的組織形態(tài)不同，可以是層片狀，樹枝狀、針狀、螺旋狀等。3. 合金III（亞共晶合金）的結(jié)晶（以Sn=50%為例） 、3，3個點(diǎn)，在1點(diǎn)以上為液相，當(dāng)冷1點(diǎn)時與液相線相交，開始發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變從，（稱為初生相或一次相），在1~2點(diǎn)之間其結(jié)晶過程與勻晶相圖中的固溶體相同，隨T↓L 沿液相線AE變化，L%↓，沿固相線AM變化%↑。當(dāng)冷到2點(diǎn)相成分達(dá)到M點(diǎn)，剩余液相成分達(dá)到E點(diǎn)，在恒溫183℃剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成共晶體，此時合金的組織組成物為，它們的相對量可用杠桿定律計算： 繼續(xù)冷卻（、）沿MF線變析出（沿晶界或晶內(nèi)析出），沿NG線變析出，室溫時的組織為，該合金的相組成物為、它們的相對量為，組織組成物為，它們的相對量也可以計算出來，由183℃時的計算知，由于初生冷卻時不斷析出，它們的相對量也可以求出，但必須先用杠桿定律求出合金在室溫時和的相對量,，(即求出在183℃以下100%中能最多析出多少)。則 合金III的結(jié)晶過程代表了所亞共晶合金的結(jié)晶過程。所不同的是當(dāng)合金成分靠近M點(diǎn)時初生相的量增加，共晶體（）的量減少；而合金成分靠近E點(diǎn)時，的量減少，共晶體（）的量增加。 合金IV（過共晶合金）的結(jié)晶過程與亞共晶合金相似，也經(jīng)過勻晶轉(zhuǎn)變，共晶轉(zhuǎn)變和析出二次相（二次結(jié)晶），所不同的是初生相是，共晶轉(zhuǎn)變后從，故室溫組織為：。通過上述分析為了使大家能更容易地掌握各合金在不同溫度時的組織，另外共晶圖還有其它幾種形式如右圖。167。 包晶相圖包晶相圖：是兩組元在液態(tài)時能無限溶解，在固態(tài)只能有限溶解，并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖，如PtAg（鉑、銀）SnSb、AgSn、CuZn、FeC合金等都含有包晶相圖。一. 相圖分析包晶相圖的分析，由于時間關(guān)系不作詳細(xì)介紹，只簡單的介紹一下它的特殊之處。（或畫圖講解）A、B點(diǎn)為純鉑、純銀的熔點(diǎn)，P點(diǎn)為（銀在鉑中）的最大溶解度點(diǎn)，也是包晶轉(zhuǎn)變時相的平衡成分點(diǎn)。D點(diǎn)是包晶點(diǎn)，合金在恒溫1186℃時發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變 。包晶轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一個一定成分的固相和一個一定成分的液相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新的一定成分的固相的過程。 D點(diǎn)：也是（鉑在銀中）的最大溶解度點(diǎn)。C點(diǎn)：是包晶轉(zhuǎn)變時，液相的平衡成分點(diǎn)。E、F點(diǎn)：分別為室溫時，、的溶解度。ACB線：是液相線，APDB線：是固相線，PDC線：是包晶反應(yīng)線，成分在P~C之間的合金，在恒溫1186℃時都發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變 PE、DF線：分別為、的溶解度曲線。 該相圖有三個單相區(qū)、（分別在什么部位）；有三個兩相區(qū)，（分別在什么部位）；有一條三相線：PCD線三相共存。二. 典型合金的平衡結(jié)晶過程，它有五種典型合金，IV、V為端部固溶體，它的結(jié)晶過程大家已會分析，合金I、II、III都與包晶線PDC相交，結(jié)晶時先發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，在TD溫度時發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變。由于它們在發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變前L%和%的相對量不同，因此在包晶反應(yīng)后合金I得到100%包晶產(chǎn)物，合金II為，合金III為。因?yàn)榘мD(zhuǎn)變的產(chǎn)物是在反應(yīng)相L和的界面處形成，它是通過消耗L和來長大，當(dāng)L或的量過多時，就會有剩余；因合金II的L%合金I的L%，所以有L剩余，合金III的%合金I的%，所以有剩余，在包晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金I的成分沿DF變化從，室溫組織為，合金II的成分分別沿CB和DB變化，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變在液相消失后，得到單相的，當(dāng)它與DF線相交時，從，室溫組織為，合金III的成分分別沿PE和DF變化，從，從，室溫組織為。167。 組元間形成穩(wěn)定化合物的相圖穩(wěn)定化合物：具有一定的熔點(diǎn)，在熔化前不分解也不產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)的化合物，它可以是成分一定的，也可以是具有一定成分范圍的化合物，當(dāng)Si%=%時，Mg與Si形成熔點(diǎn)為1087℃的穩(wěn)定化合物Mg2Si，由于成分是一定的所以在相圖中為一條垂線，在相圖分析時可把它（Mg2Si）看作是一個獨(dú)立組元，將相圖分為MgMg2Si和Mg2SiSi兩個簡單相圖。在MgCu相圖（）中形成兩個穩(wěn)定化合物，一個是熔點(diǎn)為568℃具有一定成分的Mg2Cu，一個是熔點(diǎn)為820℃具有一定成分范圍的MgCu2化合物，它們都可以作為獨(dú)立組元把相圖分為MgMg2Cu，Mg2CuMgCu2，MgCu2Cu三個簡單共晶相圖。167。 由二元相圖判斷合金的性能通過合金相圖的學(xué)習(xí)可知，合金相圖是反映合金平衡結(jié)晶特點(diǎn)，以及合金成分和平衡組織關(guān)系的重要圖解，而合金的性能又主要取決于合金的成分和組織，因此可以根據(jù)相圖定性地判斷合金的性能。一. 判斷合金的力學(xué)和物理性能 ，左圖當(dāng)兩組元形成單相圖溶體，合金的成分與性能呈曲線關(guān)系，即隨B%↑，合金的硬度、強(qiáng)度↑，導(dǎo)電性↓，在溶質(zhì)合量為50%時，固溶強(qiáng)化效果最大。 中圖，當(dāng)合金為兩相混合物組成時，其成分與性能呈直線關(guān)系，對共晶合金組織很細(xì)密時強(qiáng)度、硬度↑，出現(xiàn)峰值（圖中虛線）。 右圖當(dāng)合金中形成穩(wěn)定化合物時，在對應(yīng)成分處性能出現(xiàn)奇異點(diǎn)。二. 判斷合金的鑄造性能、固相線間隔越大，流動性越差，越易形成分散孔洞（分散縮孔或縮松）合金致密度較低，由于共晶合金熔點(diǎn)低，流動性最好，結(jié)晶后產(chǎn)生集中縮孔，得到密度高的鑄件，因此廣泛采用的鑄造合金多為共晶合金。應(yīng)該注意的是在用相圖判斷合金性能時，有一定的局限性，如不適合判斷不平衡結(jié)晶合金的組織與性能，只能反映二元合金平衡結(jié)晶后的組織與性能，對三元或多元合金，必須考慮其它組元的影響。第三章 鐵碳合金和鐵碳相圖167。 鐵碳合金中的組元和基本相一. 純鐵1. 含義：2. 性能：1) 熔點(diǎn)：1538℃（一個大氣壓下）2) 密度：3) 力學(xué)性能：強(qiáng)硬度低，塑韌性好（σb=180280MPa,σ=4050%,HB=5080）4) 物理性能：磁導(dǎo)率高3. 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：1394℃1538℃ —— δFe912℃1394℃ —— γFe912℃以下 —— αFe二. 滲碳體（Fe3C）1. 含義：2. 性能：硬度高（HV9501050）強(qiáng)度低，塑韌性低（接近0），熔點(diǎn)：1227℃3. 組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色三. 鐵素體（F或α）1. 含義：2. 性能：強(qiáng)硬度低(σb=180280MPa),塑韌性好（σ=3050%,HB=5080），鐵磁性3. 組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色四. 奧氏體（A）1. 含義：2. 性能：強(qiáng)硬度低,塑韌性好，比容小，順磁性3. 組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色167。 FeFe3C相圖一. 相圖分析1. 三根水平線： （A1線）* 產(chǎn)物是P——F與Fe3C的機(jī)械混合物* 相組成物的計算：a. 相組成物的概念:b. P各相成分及比例計算：成分：比例：（727℃時）* 組織特點(diǎn)：多為層片狀（黑白相間，），F(xiàn)e3C片薄，* 性能特點(diǎn)：綜合性能好（σb≈1000MPa,≈600MPa, δ≈10%, HB≈240）2. 三根重要的線：① GS線（A3線）② ES線（Acm線）：Fe3CⅡ的析出線③ PQ線：Fe3CⅢ的析出線3. 三個重要的點(diǎn)：④ S點(diǎn)——共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)⑤ C點(diǎn)——共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)⑥ E點(diǎn)——鋼、鐵分界點(diǎn)二. 鐵碳合金分類1. 工業(yè)純鐵：C%％2. 碳素鋼：亞共析鋼：％％C共析鋼：％C過共析鋼：％％C3. 白口鐵：亞共晶白口鐵：%C共晶白口鐵：%C過共晶白口鐵：%%C167。 典型合金的平衡結(jié)晶一. 共析鋼1. 結(jié)晶過程：1－2點(diǎn)：——→3點(diǎn)：——共析轉(zhuǎn)變 γ→P 3點(diǎn)以下：——P中的F析出Fe3CⅢ （忽略） ()2. 室溫組織：P ()二. 亞共析鋼1. 結(jié)晶過程：1～3點(diǎn)：——L→δ，L+δ→γ，δ→γ，L→γ4～5點(diǎn)：——γ→α先共析5點(diǎn)：——共析轉(zhuǎn)變 γ→P 5點(diǎn)以下：——α先共析→Fe3CⅢP中的F析出Fe3CⅢ （忽略）()2. 室溫組織：P ()3. 組織組成物的計算：1) 組織組成物的概念：2) %C的合金組織組成物的計算：（室溫，F(xiàn)e3CⅢ忽略） 3) ％C的合金組織組成物的計算：％/％(比較組織照片，)三. 過共析鋼1. 結(jié)晶過程： 1－2點(diǎn)：——L→γ3—4點(diǎn)：——γ→Fe3CⅡ+γ4點(diǎn)：——共析轉(zhuǎn)變 γ→P 4點(diǎn)以下：——P中的F析出Fe3CⅢ （忽略） ()2. 室溫組織： P+ Fe3CⅡ ()3. 組織組成物的計算：1) %C的合金組織組成物的計算：（室溫）2) %C的合金Fe3CⅡ的形態(tài)：白亮色，連續(xù)網(wǎng)狀（）四. 共晶白口鐵1. 結(jié)晶過程：1點(diǎn)：——→(+Fe3C) 共晶體——Le（萊氏體）1—2點(diǎn)：——γ→Fe3CⅡ+γ2點(diǎn)：——共析轉(zhuǎn)變 →P （組織：Le’－(P+ Fe3CⅡ+ Fe3C)變態(tài)萊氏體）） 2點(diǎn)以下：——P中的F析出Fe3CⅢ （忽略） ()2. 室溫組織：Le’ ()五. 亞共晶白口鐵1. 結(jié)晶過程：1－2點(diǎn)：——L→γ先 2點(diǎn)：——→(+Fe3C)2—3點(diǎn)：——γ先→Fe3CⅡ+γ，γ共→Fe3CⅡ+γ3點(diǎn)：——共析轉(zhuǎn)變 →P （組織：P+ Fe3CⅡ+Le’） 3點(diǎn)以下：——P中的F析出Fe3CⅢ （忽略） ()2. 室溫組織：P+ Fe3CⅡ+Le’ ()3. 組織組成物的計算： （自學(xué)內(nèi)容）%C的合金組織組成物的計算：（室溫） 其中W’指Fe3CⅡ在所占比例六. 過共晶白口鐵1. 結(jié)晶過程：1－2點(diǎn)：——L→Fe3CⅠ2點(diǎn)：——→Le2－3點(diǎn)：——γ共→Fe3CⅡ+γ3點(diǎn)：——→P (Le→Le’) （組織：Fe3CⅠ+ Le’）2. 室溫組織：Fe3CⅠ+ Le’ ()3. 組織組成物的計算： （自學(xué)內(nèi)容）167。 含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響一. C對平衡組織的影響1. 引起相組成物中F、 Fe3C相對量的變化：C％↑——F％↓、Fe3C％↑2. 引起組織組成物的變化 （）C％↑——室溫組織由F→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ+Le’→Le’→ Fe3CⅠ+Le’→ Fe3CⅠ3. 引起組織形態(tài)的變化： 例Fe3CⅡ：C％↑—不連續(xù)→連續(xù)網(wǎng)狀二. C對力學(xué)性能的影響1. 原因：1) 室溫組織類型、相組成和組織組成物相對量不同2) 組織的形態(tài)與分布不同（尤其應(yīng)注意Fe3CⅡ的分布）2. 影響：對鋼的影響：（）C％↑—硬度↑，塑、韌性↓強(qiáng)度：先升后降（當(dāng)C％＞％時，F(xiàn)e3CⅡ呈連續(xù)網(wǎng)狀）對白口鐵的影響：脆性很大，強(qiáng)度很低,硬度、耐磨性很高167。 鋼中雜質(zhì)元素對組織性能的影響一. Si 脫氧劑，（且強(qiáng)化F,提高淬透性） 但SiO2易成為非金屬夾雜, ∴Si%% Si+O2→SiO2二. Mn脫氧劑，除硫劑，（且強(qiáng)化F,提高淬透性），但MnO、MnS易成為非金屬夾雜物, ∴Mn%% Mn+S→MnOMn+S→MnS三. S不利作用：引起熱脆,S％%. 原因： FeS（Tm=1190℃）；(Fe+FeS)（Tm=989℃）；(Fe+FeS +FeO)（Tm=940℃）。鍛造溫度：11501250℃有利作用：提高切削加工性 四. P不利作用：引起冷脆, P％%。 （原因：固溶于F→鋼強(qiáng)硬度↑，塑韌性↓↓）有利作用：提高切削加工性,使彈片易碎等 五. N、H、O1. 一般情況下均是有害元素N —— 時效形成氮化物→脆化H —— 氫脆， 白點(diǎn)→塑韌性↓↓ O —— 形成氧化物 → 非金屬夾雜 2. 控制方法：N —— 加入Al→AlNH —— 冶金時防止進(jìn)入， 去氫退火O —— 加脫氧劑 Si,Mn等