第四章二元相图及应用

1、l合金：合金：由两种或两种以上的金属，或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 l组元：组元：组成合金最基本的、独立的物质。l具有两个组元的合金称为二元合金。1.1.二元相图的概念：二元相图的概念： 相图的重要性：相图的重要性：01XXQXQQQLLLLLXXXXQ0LLXXXXQ0； %1000XXXXQLL%1000XXXXQLL； 00XXXXQQLLXXQXXQLL00； 或： l实际结晶过程中，由于冷速较快使晶粒内部化学成分不均匀的现象称为晶内偏析。l固溶体按树枝状方式生长，使得先结晶的枝干与后结晶的分枝成分不同的晶内偏析现象称为枝晶偏析。l消除方法：扩散退

2、火或均匀化。一、二元匀晶相图：一、二元匀晶相图：概念：概念：从液相中直接结晶出固溶体的反应称为从液相中直接结晶出固溶体的反应称为匀匀晶反应晶反应，只发生匀晶反应的相图称为匀，只发生匀晶反应的相图称为匀晶晶相图相图。特点：特点：匀晶相图中两组元在液态、固态下都能无匀晶相图中两组元在液态、固态下都能无限互溶。限互溶。典型合金系：典型合金系： Cu-NiCu-Ni、Cu-AuCu-Au、Au-AgAu-Ag、Fe-NiFe-Ni、W-MoW-Mo、Cr-MoCr-Mo等。等。相图分析：相图分析：略。 二、二元共晶相图（图二、二元共晶相图（图4-34-3）：）：概念：概念：两组元在液态无限互溶，固态有

3、限互溶、或两组元在液态无限互溶，固态有限互溶、或完全不互溶，且冷却过程中发生共晶反应的完全不互溶，且冷却过程中发生共晶反应的相图，称为相图，称为共晶相图共晶相图。 特点：特点：两组元在液态无限互溶，固态有限互溶、或两组元在液态无限互溶，固态有限互溶、或完全不互溶。完全不互溶。典型合金系：典型合金系： Pb-SnPb-Sn、Cu-AgCu-Ag、Al-AgAl-Ag、Al-SiAl-Si、Pb-BiPb-Bi 。共晶反应：共晶反应：在一定条件（温度、成分）下，由均匀在一定条件（温度、成分）下，由均匀液相同时结晶出两种不同固相的转变。液相同时结晶出两种不同固相的转变。 l基本相：L、；l两个不完整

4、的匀晶两相区：L+、L+；l共晶点、共晶温度及共晶反应：)dceL （l 一个完整的两相区： +；l特殊点：特殊点：熔点、共晶点、最大溶解度点；l线：线：液相线、固相线、共晶线（三相区）、溶解度曲线（析出线）；l相区：相区：三个单相区、三个两相区、一个三相区。l合金按相图分类：合金按相图分类： 固溶体合金、共晶合金、 亚共晶合金和过共晶合金 1234LL123温度 时间图4-4 合金的冷却曲线及组织变化示意图结晶过程：结晶过程：匀晶反应+二次析出。室温组织：室温组织：+ 1L相L相(+)(+)温度时间图4-5 合金的冷却曲线及组织变化示意图1结晶过程结晶过程 ：共晶反应+二次析出。室温组织：室

5、温组织： 共晶组织（+）。 12L相L相相相（+）相（+）相12温度 时间图4-6 合金的冷却曲线及组织变化示意图结晶过程结晶过程 ：匀晶反应+共晶反应+二次析出 。室温组织：室温组织： +（+）+ 。 12在固态下组元之间不溶解的共晶相图： 共析反应：共析反应：一定成分的固相，在一定温度下，同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相，这个转变过程。 C1d2e 特点：转变在固态下进行，原子扩散慢，组织细小。 L L 2 11212dceb1b2a1a2温度 A B% B图4-11 具有共析反应的二元相图1.包晶相图： Mg 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SiSi%

6、图4-10 Mg-Si合金相图16001200 800 400温 度/Mg2Si1087 56.5LMg2SiLSi 946.7LMg2Si638.8 1.38LMgMg2SiSiMgMg2Si1414 Ll合金的相组成、组织组成决定于其成分、合金的相组成、组织组成决定于其成分、温度；温度；l室温相组成与组织组成的差别。室温相组成与组织组成的差别。 A B A B A B% B（a）温度强度 硬度电阻 A B温度强度 硬度电阻 A B A B% B（b）图4-12 相图与合金强度、硬度、电阻之间关系 A B A B A B A B% B（a）温度 流动性缩 孔形式温度流动性缩孔形式 A BA

7、B% B（b） 图4-13 相图与合金铸造性能之间关系分散分散集中集中ABCDEFNGSPKQJH温度（）wc（%）Fe6.691.铁素体（Ferrite)：或F表示；2.奥氏体(Austenite)：或A表示；3.渗碳体（Cementite):Fe3C或Cm表示；1.特性点（表4-1）：A、C、D、E、S、P；2.特性线：ES线（Acm） 、PQ线、GS线（A3） 、ECF线（1148）、PSK线（727）；3.共晶转变：形成莱氏体（Ledeburite)4.共析转变：形成珠光体（Pearite)）（共晶转变CFeALLEeCC31148)(3727CFeFPAPCS 共析转变l铁碳合金的分

8、类：（1）工业纯铁（wCT1T1T2T2T3T3T4TT4%3 . 7%10077. 069. 677. 02 . 1%100%7 .92%10077. 069. 62 . 169. 6%100%34KSjSCFeKSKjP%6 .22%10077. 069. 677. 011. 2%)(max3CFe%7 .17%1000218. 069. 60218. 02 . 1%100%3 .82%1000218. 069. 62 . 169. 6%100%434PKPjCFePKKjF思考题：在室温的含碳量为wC=1.2%铁-碳二元合金中Fe3C、 Fe3C和Fe3C共析、各为多少？%18.52%1

9、0011. 269. 63 . 469. 6%100%82.47%10011. 269. 611. 23 . 4%100%113EFFjAEFEjCFe共晶共晶%81.11%37.40%18.52%37.40%10077. 069. 63 . 469. 6%100%32CFeKSKjP思考题：如何利用Fe3C最大量计算共晶白口铸铁中的二次渗碳体相对量？%2 .11%99.50%19.62%99.50%10077. 03 . 45 . 23 . 4%19.62%10011. 23 . 45 . 23 . 4%100%32CFePCECjA先析思考题：1.如何计算莱氏体中的共晶渗碳体相对含量？2.如何计算全部二次渗碳体相对含量？%29.29%1003 .469.63 .45%100%23FCCjCFe*思考题：如何计算过共晶白口铸铁中五种渗碳体的相对含量？1.在选