合金的结晶(221和222))

1、2.2合金的结晶合金的结晶几个基本概念几个基本概念 相：凡是化学成分相同、晶体结构相同，与其它部分相：凡是化学成分相同、晶体结构相同，与其它部分 有明显分界的均匀组成部分。合金中有两类基本的相结有明显分界的均匀组成部分。合金中有两类基本的相结构，固溶体和金属化合物。构，固溶体和金属化合物。 组织：用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌。组织：用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌。 （一种组织可以由一个相或几个相组成）（一种组织可以由一个相或几个相组成） 组元：组成合金的独立的最基本的单元，可以是金组元：组成合金的独立的最基本的单元，可以是金 属、非金属元素或稳定化合物。属、非金属元素或稳定化

2、合物。 基本概念基本概念 合金：由一种金属元素同另一种或几种金属元素或非合金：由一种金属元素同另一种或几种金属元素或非金属元素，通过熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特金属元素，通过熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特性的物质。性的物质。 合金系：两组元按不同比例可配制成一系列成分的合合金系：两组元按不同比例可配制成一系列成分的合金，这些合金的集合。金，这些合金的集合。 组织组成物：合金组织中那些具有确定本质，一定形组织组成物：合金组织中那些具有确定本质，一定形成机制和特殊形态的组成部分。组织组成物可以是单相或成机制和特殊形态的组成部分。组织组成物可以是单相或是两相混合物。是两相混合物。 合金

3、状态图：就是表示不同成分的合金系在不同温度、合金状态图：就是表示不同成分的合金系在不同温度、压力下，各种平衡相存在关系的简图，也称为平衡图或相压力下，各种平衡相存在关系的简图，也称为平衡图或相图。图。2.2.1二元合金的结晶二元合金的结晶相图的建立方法：相图的建立方法：CuNi1.发生匀晶反应的合金的结晶发生匀晶反应的合金的结晶 定义：两组元在液态无限互溶，在固态也无限互溶，定义：两组元在液态无限互溶，在固态也无限互溶，冷却时发生匀晶反应的合金系的相图。冷却时发生匀晶反应的合金系的相图。（一）、相图分析（一）、相图分析液相线：液相线：ab上上 固相线：固相线：ab下下 三个相区：三个相区： L

4、; L+;（二）、合（二）、合金的结晶过金的结晶过程程匀晶结晶特点：匀晶结晶特点： .固溶体亦有生核、长大两个过程，且更趋于树枝状长大。 .固溶体的结晶过程是一个变温过程。 .在两相区内，温度一定时，两相的成分是确定的。 .在两相区内，温度一定时，两相的重量比是一定的，可用杠杆定理杠杆定理来确定。 杠杆定律： 液相的相对重量：L%bc/ac 固相的相对重量:% ab/ac 杠杆定律的用途：杠杆定律的用途： a.可确定合金在结晶温度区间任一温度时相的成分； b.便于了解各相成分随温度变化的规律； c.可计算出不同温度时各相的相对量。杠杆定律的适用范围：杠杆定律的适用范围： a.适用于相图中的两相

5、区； b.只能在平衡状态下使用。 .固溶体结晶时成分是变化的，先结晶的部分含高溶点组元多，后结晶的部分含低溶点组元多。枝晶偏析：一枝晶偏析：一个晶粒之内化学成分分布不均匀的现象。也叫晶内偏析。冷速快原子扩散不充分成分不均。扩散退火消除2.发生共晶反应的合金的结晶发生共晶反应的合金的结晶 定义：两组元在液态无限互溶，在固态有限互溶，冷定义：两组元在液态无限互溶，在固态有限互溶，冷却时发生共晶反应的合金系的相图。却时发生共晶反应的合金系的相图。（一）、相图分析（一）、相图分析液相线：液相线： adb固相线：固相线： acdeb三个单相区：三个单相区：L、（、是有限固溶体）是有限固溶体）共晶点：共晶

6、点：d 共晶成分的合金共晶成分的合金冷却到此点所对应的温度（冷却到此点所对应的温度（共晶温度）时，同时结晶出共晶温度）时，同时结晶出c、e共晶反应线：共晶反应线：ce溶解度线：溶解度线：cf，eg共晶反应：共晶反应：由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应。共晶体：共晶体：共晶反应所生成的两相混合体。（二）、典型合金的结晶过程（二）、典型合金的结晶过程1.合金合金I： L-L+-+II相组成物：,组织组成物：, 相相对量： 组织相对量：1.合金合金I：结晶过程结晶过程2.合金合金II：（ 共晶合金）L-L+( ac+e )-ac+ e-af + bII +g +aII 相组成物， 组织组成物

7、：（+）共晶体（+）%=100% 3.合金合金III：（：（ 亚共晶合金）亚共晶合金） 3.合金合金III：（：（ 亚共晶合金）亚共晶合金） L-L+初-L+初+(c+e)-初+(c+e) -+（c+e） 室温下：相组成物，组织相对量： 在共晶温度时： 室温下: 初-+（三）、标注组织的共晶相图（三）、标注组织的共晶相图3.发生包晶反应的合金的结晶发生包晶反应的合金的结晶 定义：由一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转定义：由一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转变为另一种固相的反应。变为另一种固相的反应。（一）相图分析（一）相图分析液相线：液相线： adb固相线：固相线： aceb三个单相区

8、：三个单相区：L、三个两相区：三个两相区： + L + ； L + ced线线:包晶反应线。包晶反应线。 c+ Ld ecf线：线：Ag在在中的溶解中的溶解 度线。度线。eg线：线：Pt在在中的溶解中的溶解 度线。度线。（二）典型合金的结晶过程（二）典型合金的结晶过程1.合金合金 L L+L L+ ( (L+L+) ) + +相组成物： , 组织组成物： , 相相对量： 组织相对量：2.2.合金合金L L+ + +相组成物： , 组织组成物：，相相对量： 组织相对量：%100%;10011fgfxfggx%100%;10011fgfxfggx%100%;10022fgfxfggx%1002%;

9、1002cdcfgfccddfggcgf%1002%;1002cdcfggccddfgfc4.其它相图其它相图一、共析相图一、共析相图二、含有稳定化合物的相图二、含有稳定化合物的相图2.2.2合金的性能与相图的关系合金的性能与相图的关系 1.合金的使用性能与相图的关系合金的使用性能与相图的关系溶质元素增加溶质元素增加,晶格畸变大晶格畸变大,强度、硬度强度、硬度,(50%最大最大)强度强度:与组成相或组织组成物的形态有很大关系。组成相与组成相或组织组成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密，强或组织组成物越细密，强度越高（共晶点处，共晶度越高（共晶点处，共晶组织呈细小、均匀细密的组织呈细小

10、、均匀细密的复相组织，强度可达最高复相组织，强度可达最高值。）值。） 复相组织区域内（如共复相组织区域内（如共晶转变范围内），合金的晶转变范围内），合金的强度和硬度随成分的变化强度和硬度随成分的变化呈直线关系，大致是两相呈直线关系，大致是两相性能的算术平均值。性能的算术平均值。HB=HBa a% + HB% 2.合金的工艺性能合金的工艺性能 与相图的关系与相图的关系1.铸造性能：液态合金的流动性以及产生缩孔，裂纹的倾铸造性能：液态合金的流动性以及产生缩孔，裂纹的倾向性等。液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小向性等。液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小合金的合金的流动性好流动性好有利于浇注。液固相线距离大有利于浇注。液固相线距离大枝晶偏析倾向枝晶偏析倾向愈大，合金流动性也愈差，形愈大，合金流动性也愈差，形成分散缩孔的倾向也愈大，使成分散缩孔的倾向也愈大，使铸造性能恶化，所