工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)-4-鐵碳合金-文庫吧資料
2024-12-31 23:17本頁面
【正文】 分清相圖中包括哪些基本類型相圖 ? ⒉ 確定相區(qū) ? ⑴ 相區(qū)接觸法則 ? 相鄰兩個相區(qū)的相數(shù)差為 1 ? ⑵ 單相區(qū)的確定 ? ① 液相線以上為液相區(qū)； Fe Fe3C相圖 二元相圖分析 ? ② 靠純組元的封閉區(qū)是以該組元為基單相固溶體區(qū)； ? ③ 相圖中的垂線可能是穩(wěn)定化合物（單相區(qū)），也可能是相區(qū)分界線； l ④ 相圖中部出現(xiàn)的成分可變的單相區(qū)是以化合物為基的單相固溶體區(qū)； l ⑤ 相圖中每一條水平線必定與三個單相區(qū)點接觸。 l 另外，由于固態(tài)轉(zhuǎn)變 過冷度大 ，因而 共析組織比共晶組織細(xì) 。 鐵碳合金相圖 共析相圖 ? 共析反應(yīng)的產(chǎn)物是 共析體 （鐵碳合金中的共析體稱 珠光體 ），也是 兩相的機(jī)械混合物 （鐵素體 +滲碳體 )。 具有共析反應(yīng)的二元相圖 l 共析反應(yīng) (共析轉(zhuǎn)變 )是指在一定溫度下 ， 由一定成分的固相同時析出兩個成分和結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的過程 。 Mg2Si Mg2Si+Si Mg+ Mg2Si Si L+ Mg2Si L+ Si L+ Mg2Si L+ Mg 二元相圖 ? 共析轉(zhuǎn)變也是固態(tài)相變 。垂足是其 成分 , 頂點是其 熔點 , 結(jié)晶過程同純金屬。 時間 包晶相圖 形成穩(wěn)定化合物的二元相圖 ? 穩(wěn)定化合物 是指在熔化前不發(fā)生分解的化合物 (如MgSi系的 Mg2Si和 FeC系的 Fe3C) 。 ? 室溫組織為 β + ?II 包晶相圖 ? ② PD成分 合金： 勻晶 ?包晶 ?二次析出 。 該反應(yīng)是液相 L包著固相 ?, 新相 β 在 L與 α的界面上形核，并向 L和 ?兩個方向長大。 ? 以 PtAg相圖為例簡要分析 L+? L+? L ? ? ? +? l ⑴ 相圖分析 l 單相區(qū)： L、 ?、 β l 二相區(qū)： L+?、 L+?、?+? l 三相區(qū)： L+?+? （水平線 PDC） 二元相圖分析 在一定溫度下，由一個液相包著一個固相生成另一新固相的反應(yīng)稱 包晶轉(zhuǎn)變 或 包晶反應(yīng) 。 ? 將組織組成物標(biāo)注在相圖中，可使所標(biāo)注的組織與顯微鏡下觀察到的組織一致。 共晶相圖 ? 組織組成物之間的差別主要在形態(tài)上。 l ?Ⅰ 和 ?Ⅰ , ?Ⅱ 和?Ⅱ ,共晶體(?+?)。 如何求室溫下三種組織組成物的相對重量？ 共晶相圖 ? ④ 過共晶合金結(jié)晶過程 ? 與亞共晶合金相似，不同的是 一次相為 ? , 二次相為 ?Ⅱ ? 室溫組織為 ?Ⅰ +(?+?)+?Ⅱ 。冷卻到 2點， 固相成分變化到 C點 ， 液相成分變化到 E點 , 此時兩相的相對重量為： %1002%,1002)( ????? CE EQCEC EL ? 共晶相圖 ? 在 2點，具有 E點成分的剩余液體發(fā)生共晶反應(yīng)： L ?(? + ?) ，轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織，共晶體的重量與轉(zhuǎn)變前的液相重量相等 , 即 QE =QL ? 反應(yīng)結(jié)束后，在共晶溫度下 ?、 ? 兩相的相對重量百分比為： %1002%,1002 ???? CDCQCD DQ ?? %1002%,1002 ???? CEEQCEC ? 共晶相圖 ? 溫度繼續(xù)下降，將從 一次? 和共晶 ? 中析出 ?Ⅱ ，從共晶 ? 中析出 ?Ⅱ 。,39。 ? 共晶組織中的相稱 共晶相 .共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時， ? 和 ? 相的相對重量百分比為： %%100%%100%100?????????????CDEDQE() D() C() 共晶相圖 ? 共晶結(jié)束后，隨溫度下降， ? 和 ? 的成分分別沿 CF線和 DG線變化 ，并從 共晶 ? 中析出 ?Ⅱ ，從 共晶 ? 中析出 ?Ⅱ ，由于共晶組織細(xì)， ?Ⅱ 與共晶 ?結(jié)合， ?Ⅱ 與共晶 ? 結(jié)合， 共晶合金的室溫組織仍為 ( ?+? ) 共晶體 。 wt%Sn 1’ 共晶相圖 ? 析出過程中 兩相相間形核、 互相促進(jìn) 、 共同長大 ，因而共晶組織較細(xì)，呈 片、棒、點球 等形狀。 l 成分大于 D點合金結(jié)晶過程與 Ⅰ 合金相似，室溫組織為 ? + ? Ⅱ 。 l 隨溫度下降， ? 和 ? 相的成分分別沿 CF線和 DG線變化， ?Ⅱ 的重量增加。 H 共晶相圖 ? 由于二次相析出溫度較低，一般十分細(xì)小。由已有固相析出的新固相稱 二次相 或 次生相 。 L+? C D A B 共晶相圖 ? 合金的結(jié)晶過程 ? ① 含 Sn量小于 C點合金 (Ⅰ 合金 )的結(jié)晶過程 ? 在 3點以前為勻晶轉(zhuǎn)變 ，結(jié)晶出單相 ? 固溶體，這種直接從液相中結(jié)晶出的固相稱 一次相 或 初生相 。在共晶線上， 凡成分位于共晶點以左的合金稱 亞共晶合金 ， 位于共 晶點以右的合金稱過共晶合金 。 代表共晶溫度和共晶成分的點稱 共晶點 。 ? 在共晶線對應(yīng)的溫度下 （ 183 ℃ ）， E點成分的合金同時結(jié)晶出 C點成分的 ? 固溶體和 D點成分的 ? 固溶體 ，形成這兩個相的機(jī)械混 合物： LE ?(?C + ?D) A B 共晶相圖 ? 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩相的機(jī)械混合物稱 共晶體或共晶組織 。 。 A、 B分別為 Pb、 Sn的熔點。 ? 固溶體的溶解度隨溫度降低而下降。 A B 共晶相圖 ? ④ 固溶線 : 溶解度點的連線稱 固溶線。 PbSn合金相圖 成分（ wt%Sn） 溫度（℃） Pb Sn 二元相圖分析 ? 相圖分析 ? ① 相： 相圖中有 L、 ?、?三種相 , ?是溶質(zhì) Sn在 Pb中的固溶體， ?是溶質(zhì) Pb在 Sn中的固溶體。 枝晶偏析 CuNi合金的 平衡組織與枝晶偏析組織 平衡組織 枝晶偏析組織 枝晶偏析 共晶相圖 ? 當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶 ,并發(fā)生 共晶反應(yīng)時所構(gòu)成的相圖稱作 共晶相圖 。 ? 枝晶偏析會 影響合金的力學(xué) 、 耐蝕 、 加工等性能 。 ? 不僅與 冷速 有關(guān)，而且與 液固相線的間距 有關(guān)。 但實際冷速較快，結(jié)晶時固相中的原子來不及擴(kuò)散，使 先結(jié)晶出的枝晶軸含有較多的高熔點元素（如CuNi合金中的 Ni） , 后結(jié)晶的枝晶間含有較多的低熔點元素 (如 CuNi合金中的 Cu)。 ? 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。即 合金在某溫度下兩平衡相的重量比等于該溫度下與各自相區(qū)距離較遠(yuǎn)的成分線段之比。 1 2 ? ? t 二元相圖分析 ? 則 QL + Q? =1 QL x1 + Q? x2 =x 解方程組得 121122xxxxQxxxxQαL??????l ② 確定兩平衡相的相對重量 l 設(shè)合金的重量為 1，液相重量為 QL，固相重量為 Q?。 ? 現(xiàn)以 CuNi合金為例推導(dǎo)杠桿定律： ? ① 確定兩平衡相的成分： 設(shè)合金成分為 x，過 x做成 分垂線。 l 液固相線 不僅是 相區(qū)分界線 , 也是結(jié)晶時兩相的 成分變化線 ；勻晶轉(zhuǎn)變是變溫轉(zhuǎn)變。 勻晶相圖 ? 成分變化是通過 原子擴(kuò)散 完成的。 ? 液相成分沿液相線變化，固相成分沿固相線變化。 ? L L + ? 成分 （ wt%Ni） Cu Ni 液相線 固相線 勻晶相圖 ? 合金的結(jié)晶過程 ? 除純組元外，其它成分合金結(jié)晶過程相似，以 Ⅰ 合金為例說明。 Cu
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