機(jī)械工程-文庫(kù)吧資料
2025-02-12 10:00本頁面
【正文】 分類 1. 工業(yè)純鐵（ %C） 室溫下的平衡組織幾乎全部為鐵素體的鐵碳合金，工業(yè)上很少使用 2. 鋼（ %%C） 高溫組織為單相奧氏體，易于變形。 注： 由于含碳量大于 Fe3C的含碳量（ %）時(shí)，合金太脆，無實(shí)用價(jià)值，因此所討論的鐵碳合金相圖實(shí)際上是 FeFe3C 鐵碳合金的組元和相 純鐵 指的是室溫下的 ?Fe 注： 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是一個(gè)相變過程，有著很重要的實(shí)際意義，正是因?yàn)橛辛诉@種轉(zhuǎn)變，才有可能使鋼鐵通過熱處理及合金化的途徑實(shí)現(xiàn)組織性能的多種變化 強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好 碳是非金屬元素，自然界存在的游離的碳有金剛石和石墨，它們是同素異構(gòu)體 石墨具有簡(jiǎn)單的六方晶格 碳在鐵碳合金中的存在形式有三種 ? C溶于 Fe的不同晶格中形成固溶體 ? C與 Fe形成金屬化合物，即滲碳體 ? C以游離態(tài)的石墨存在于合金中 石墨耐高溫，可導(dǎo)電，有一定的潤(rùn)滑性，但其強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性極低 ? C溶于 Fe的不同晶格中形成固溶體 鐵素體 ? C溶于 ?Fe中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格 ? 符號(hào)“ F”或“ ?”表示 ? 鐵素體是一種強(qiáng)度和硬度低，而塑性和韌性好的相 ? 鐵素體在室溫下可穩(wěn)定存在 奧氏體 ? C溶于 γ Fe中所形成的間隙固溶體，面心立方晶格 ? 符號(hào)“ A”或“ γ ”表示 ? 奧氏體強(qiáng)度低、塑性好，鋼材的熱加工都在奧氏體相區(qū)進(jìn)行 ? 奧氏體在高溫下可穩(wěn)定存在 ? C與 Fe形成金屬化合物，即滲碳體 Fe3C ? Fe與 C組成的金屬化合物 具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu) 滲碳體的含碳量為 ％ ? 滲碳體以“ Fe3C”或“ Cm”符號(hào)表示 ? 滲碳體的熔點(diǎn)為 1227℃ ，硬度很高 (HB＝ 800)而脆，塑性幾乎等于零 ? 滲碳體在鋼和鑄鐵中，一般呈片狀、網(wǎng)狀或球狀存在。WMo等合金都具有這類相圖 L α A B Cu Ni Ni% CuNi合金相圖 液相線 固相線 液相區(qū) 固相區(qū) L+α 兩相區(qū) 銅的熔點(diǎn) 鎳的熔點(diǎn) 1）相圖分析 L α A B Cu Ni Ni% CuNi合金相圖 合金平衡結(jié)晶過程 α α L L L L α α 時(shí)間 L+α Ⅰ t1 t2 t3 t4 溫度 l1 l2 l3 α1 α4 α3 α2 l4 2）合金的結(jié)晶過程 溫度 分 析 、固相線不僅是相區(qū)分線，也是結(jié)晶時(shí)兩相的成分變化線 ，在結(jié)晶過程中，液、固兩相的成分隨溫度而變化 3）杠桿定律 ? 確定兩平衡相的成分 L α A B Cu Ni Ni% L+α t1 x1 x x2 a b o ? 確定兩平衡相的相對(duì)重量 L α A B Cu Ni Ni% L+α x1 x x2 t1 a b o 確定兩平衡相的成分 設(shè)合金成分為 x 過 x作成分垂線 在垂線上相當(dāng)于 t1的點(diǎn)做水平線 其與液、固相線的交點(diǎn) a， b所對(duì)應(yīng)的成分 x x2分別為液相、固相的成分 L α A B Cu Ni Ni% L+α x1 x x2 t1 a b o 確定兩平衡相的相對(duì)重量 設(shè)成分為 x的合金的重量為 1 固相相對(duì)重量為 Qα ，其成分為 x2，則： 液相的相對(duì)重量為 QL， 其成分為 x1 QL+Qα =1 QL* x1 + Qα* x2 =x 確定兩平衡相的相對(duì)重量 QL+Qα =1 QL * x1 + Qα * x2 =x QL= Qα= x2 x x2 x1 x x1 x2 x1 L α A B Cu Ni Ni% L+α x1 x x2 t1 a b o QL= Qα= %100212 ?xxxx 100211 ?xxxxxxxx L12?? 21 xxQxxQ L ??? ?QL Qα 2xxx11 x 2xx注：杠桿定律只適用于兩相區(qū) 支點(diǎn)是合金的成分 端點(diǎn)是所求兩平衡相的成分 4）枝晶偏析 也稱晶內(nèi)偏析 在一個(gè)晶粒中，造成先結(jié)晶晶軸 (枝干 )的成分和后結(jié)晶晶軸 (分枝 )成分的差異 定 義： 在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻 的現(xiàn)象 成 因： 實(shí)際冷卻速度較快 致使擴(kuò)散過程落后于結(jié)晶過程 影響因素 冷卻速度 給定成分合金的液相線與固相線的垂直距離 距離越大 偏析相對(duì)越嚴(yán)重 速度越大 偏析相對(duì)越嚴(yán)重 對(duì)合金性能的影響 加工性能 力學(xué)性能 耐腐蝕性能 解決方法 將鑄件加熱到固相線以下 100200℃ 長(zhǎng)時(shí)間保溫來消除枝晶偏析，稱為擴(kuò)散退火 可使原子充分?jǐn)U散，使成分均勻 二元共晶相圖 定義： 組成二元合金的兩組元，在液態(tài)能無限互 溶，但在固態(tài)只能有限互溶且發(fā)生共晶反應(yīng) 時(shí)，其所構(gòu)成的相圖 PbSb， A1Si， PbSn， AgCu等二元合金均為這類的相圖 1）相圖分析 AEB 液相線 固相線 ACEDB A點(diǎn) Pb的熔點(diǎn) Sn的熔點(diǎn) B點(diǎn) 相圖中的點(diǎn)和線 Pb Sn 10 90 80 70 60 50 40 30 20 A G B C D E F L L+α α α+β L+β 327℃ 溫度℃ Sn% β CF線 Sn在 Pb中的溶解度曲線 DG線 Pb在 Sn中的溶解度曲線 E點(diǎn) 共晶點(diǎn) CED線 共晶線 Pb Sn 10 90 80 70 60 50 40 30 20 A G B C D E F L L+α α α+β L+β 327℃ 溫度℃ Sn% β 1）相圖分析 相圖中的相區(qū) 液相區(qū) 液相線以上 合金全部處于液相 L ?相區(qū) ?相是 Sn溶于 Pb中的固溶體 ?相是 Pb溶于 Sn中的固溶體 兩相共存區(qū) 單相區(qū) ?相區(qū) 固相區(qū) L+ ? L+ ? ? + ? 位于每?jī)蓚€(gè)單相區(qū)之間 1）相圖分析 共晶反應(yīng) 水平線 CED 共晶反應(yīng)線 濃度為 E的 L相同時(shí)結(jié)晶出濃度為 C的 α 相和濃度為 D的 β 相 共晶體 在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變過程 共晶反應(yīng) 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩相的機(jī)械混合物 共晶溫度 發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度 共晶合金 LE αc βD + 183℃ (183℃ ) 具有共晶成分的合金 共晶反應(yīng)是在恒溫下進(jìn)行的 共晶體 共晶反應(yīng) 共晶溫度 共晶合金液體 冷 卻 注 : 發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)， L、 α 、 β 三個(gè)相平衡共存，它們的成分固定，但各自的重量在不斷變化 水平線 CED是一個(gè) 三相區(qū) 2）典型合金的結(jié)晶過程 含 Sn量小于 C點(diǎn)成分合金的結(jié)晶過程（以合金 Ⅰ 為例） L L α α L βⅡ βⅡ α α α α 1 2 3 4 溫度 時(shí)間 合金 Ⅰ 冷卻 1點(diǎn) 開始結(jié)晶出 α相 1點(diǎn)到 2點(diǎn) 勻晶反應(yīng) 單相 α固溶體 2點(diǎn)到 3點(diǎn) 固溶體冷卻 組織無變化 3點(diǎn)以下 α 固溶體被
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