二元相图的基本类型课件

2.2二元相图的基本类型一、相图的建立定义：平衡状态下，不同成分的合金，在不同温度下，合金的状态、显微组织形成规律的图形。建立：实验法或理论计算法图2－8热分析法建立Cu－Ni相图2.2二元相图的基本类型一、相图的建立Cu－Ni合金相图的建立100%14520%1083WNi=30%a’a70%c’cLα305070a)冷却曲线时间温度/℃CuNiWNi%b)相图50%bb’a’abb’cc’14521083Cu－Ni合金相图的建立100%14520%1083WNi=二、匀晶相图两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，在固态下形成无限固溶体的合金相图。如Cu-Ni、Au-Ag、Fe-Cr、W-Mo等二、匀晶相图两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，在1、相图分析（Cu-Ni）A——纯铜的熔点，1083℃；Lαt3l3α3l2α2t2t1α1l1t4l4α4L+α14’温度→WNi%→CuNiABB——纯镍的熔点，1452℃；A1B——液相线；A4’B——固相线；α——Ni溶入Cu形成的置换固溶体。AB1AB4’AB1、相图分析（Cu-Ni）A——纯铜的熔点，1083℃；Lα2、冷却过程LαL+α温度→WNi%→CuNiAB4’4’11Kk0LLαα时间→LαLα0kL→α+L→αα——成分沿B4’A变化，先析出含Ni%多；L——成分沿B1A变化，后析出含Ni%少。2、冷却过程LαL+α温度→WNi%→CuNiAB4’4’3、杠杆定律及其应用合金成分x，温度tx温度→WNi%→CuNiABxLxαtxabcxⅠQLQαLαL+αxL——液相成分xα——固相成分QL——液相重量Qα——固相重量3、杠杆定律及其应用合金成分x，温度tx温度→WNi%→C杠杆定律假设合金的相对总重量为1

QL+Qα=1Ni含量QL·xL+Qα·xα=x·1解之：即：xLxαtxabcxⅠQLQα杠杆定律假设合金的相对总重量为1即：xLxαtxabcxⅠQ4、枝晶偏析实际金属结晶过程中，由于冷却速度快，先后结晶出来的固溶体成分不同，扩散来不及进行，使得晶粒内部化学成分不均匀的现象。危害：材料的力学性能↓，加工工艺性↓，耐蚀性↓。措施：扩散退火（均匀化退火）4、枝晶偏析实际金属结晶过程中，由于冷却速度快，先后结晶出来三、共晶相图两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生共晶反应（转变），形成共晶组织的二元相图。Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu等1、相图分析1）共晶相图的形成可以抽象的看做是两个匀晶相图叠加的结果。三、共晶相图两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生共共晶相图的形成LαβLαβα+ββLαα+βENMLENMA温度/℃tEBa)L→α匀晶转变ABb)L→β匀晶转变AB温度/℃tEc)为a)、b)重叠ABd)共晶相图共晶相图的形成LαβLαβα+ββLαα+βENMLENMA2）相区与基本相（Pb-Sn为例）相图分析.1GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9α＋βL+αL+βLαβPbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃单相区：L、α、β两相区：L+αL+βα+β2）相区与基本相（Pb-Sn为例）相图分析.1GFMEN19相图分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶体；β相，Pb溶入Sn形成的固溶体。共晶反应：一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分各自固定的两个新固相的转变过程。相图分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶体；相图分析.33）特性线与特性点A——327.5℃，纯Pb的熔点；B——231.9℃；纯Sn的熔点；E——共晶点，WSn=61.9%。相图分析.33）特性线与特性点相图分析.4AEB——液相线；AMENB——固相线；MEN——共晶线；成分＞M点合金，在此温度线，均发生共晶转变。MF——Sn在Pb中的溶解度曲线；NG——Pb在Sn中的溶解度曲线。相图分析.4AEB——液相线；2、典型合金的平衡结晶过程1）WSn＜E点L+αLαGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃α＋βⅡⅠ12342、典型合金的平衡结晶过程1）WSn＜E点L+αLαGFMEWSn＜19％的合金室温组织：α＋βⅡ二次析出反应：从单一固溶体相中析出单一新固相的反应。βⅡ的计算：βⅡ=F4/FG×100％结晶过程：匀晶反应＋二次析出反应WSn＜19％的合金室温组织：α＋βⅡ2）共晶合金（WSn=61.9％）α＋βGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃ⅡL+αLαα+βⅡ2）共晶合金（WSn=61.9％）α＋βGFMEN1961共晶合金.1共晶组织：αM＋βN是α与β相成层片状交替分布的细密机械混合物。相对质量：WαM=EN/MN×100%WβN=ME/MN×100%室温组织：α＋β（αⅡ、βⅡ省略不计）结晶过程：共晶反应＋二次析出反应共晶合金.1共晶组织：αM＋βN3）亚共晶合金（WSn=19％~61.9%）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃Ⅲ12α＋βⅡ＋(α＋β)α＋βL+αLαα+βⅡ3）亚共晶合金（WSn=19％~61.9%）GFMEN196亚共晶合金.1自1点开始，α相成分沿AM线向M点变化，L相成分沿AE线向E点变化。室温组织：α+βⅡ+(α+β)结晶过程：匀晶反应＋共晶反应＋二次析出反应亚共晶合金.1自1点开始，α相成分沿AM线向M点变化，L相成4）过共晶合金（WSn=61.9%~97.5％）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃Ⅳ12β+αⅡ+(α+β)L+βα＋βL+αLαα+βⅡ+(α+β)α+βⅡ4）过共晶合金（WSn=61.9%~97.5％）GFMEN过共晶合金.1自1点开始，β相成分沿BN线向N点变化，L相成分沿BE线向E点变化。室温组织：β+αⅡ+(α+β)结晶过程：匀晶反应＋共晶反应＋二次析出反应过共晶合金.1自1点开始，β相成分沿BN线向N点变化，L相成3、相图相（组织）组分填写α＋βL+βL+αLαβA327.5B231.9GFMEN1961.997.5183PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃α+βⅡL+βL+αLαβα+βⅡ+(α+β)β+αⅡ+(α+β)β+αⅡα+β3、相图相（组织）组分填写α＋βL+βL+αLαβA327.LAδFeFeC两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生包晶反应（转变）。四、包晶相图LL+δδAL+Aδ+AABCEHNJ15001400温度/℃Fe0.10.20.30.40.50.6WC/%1ⅠLB+δH→AJLδLAδFeFeC两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发七、相图与性能的关系1、使用性能与相图的关系AB强度、硬度AB导电率AB强度、硬度AB导电率AB温度b）共晶相图AB温度a）匀晶相图图2－17合金性能与相图的关系七、相图与性能的关系1、使用性能与相图的关系AB强度、硬度A⑴、铸造性能与相图的关系2、合金的工艺性能

与相图的关系AB温度a）匀晶相图图2－18合金铸造性能与相图的关系AB流动性分散AB缩孔性质集中b）共晶相图AB温度AB流动性分散缩孔性质集中AB⑴、铸造性能与相图的关系2、合金的工艺性能

与相图的关系AB工艺性能与相图的关系⑵、压力加工性能单相固溶体塑性变形能力大，变形均匀，压力加工性能好；两相混合物塑性变形能力差，含脆性化合物时，不利于压力加工。⑶、热处理性能相图中存在同素异构转变、共析转变、固溶度变化的合金，才能进行热处理。工艺性能与相图的关系⑵、压力加工性能作业P57：2、3、13作业P57：2、3、13演讲完毕谢谢观看2020演讲完毕谢谢观看20202.2二元相图的基本类型一、相图的建立定义：平衡状态下，不同成分的合金，在不同温度下，合金的状态、显微组织形成规律的图形。建立：实验法或理论计算法图2－8热分析法建立Cu－Ni相图2.2二元相图的基本类型一、相图的建立Cu－Ni合金相图的建立100%14520%1083WNi=30%a’a70%c’cLα305070a)冷却曲线时间温度/℃CuNiWNi%b)相图50%bb’a’abb’cc’14521083Cu－Ni合金相图的建立100%14520%1083WNi=二、匀晶相图两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，在固态下形成无限固溶体的合金相图。如Cu-Ni、Au-Ag、Fe-Cr、W-Mo等二、匀晶相图两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，在1、相图分析（Cu-Ni）A——纯铜的熔点，1083℃；Lαt3l3α3l2α2t2t1α1l1t4l4α4L+α14’温度→WNi%→CuNiABB——纯镍的熔点，1452℃；A1B——液相线；A4’B——固相线；α——Ni溶入Cu形成的置换固溶体。AB1AB4’AB1、相图分析（Cu-Ni）A——纯铜的熔点，1083℃；Lα2、冷却过程LαL+α温度→WNi%→CuNiAB4’4’11Kk0LLαα时间→LαLα0kL→α+L→αα——成分沿B4’A变化，先析出含Ni%多；L——成分沿B1A变化，后析出含Ni%少。2、冷却过程LαL+α温度→WNi%→CuNiAB4’4’3、杠杆定律及其应用合金成分x，温度tx温度→WNi%→CuNiABxLxαtxabcxⅠQLQαLαL+αxL——液相成分xα——固相成分QL——液相重量Qα——固相重量3、杠杆定律及其应用合金成分x，温度tx温度→WNi%→C杠杆定律假设合金的相对总重量为1

QL+Qα=1Ni含量QL·xL+Qα·xα=x·1解之：即：xLxαtxabcxⅠQLQα杠杆定律假设合金的相对总重量为1即：xLxαtxabcxⅠQ4、枝晶偏析实际金属结晶过程中，由于冷却速度快，先后结晶出来的固溶体成分不同，扩散来不及进行，使得晶粒内部化学成分不均匀的现象。危害：材料的力学性能↓，加工工艺性↓，耐蚀性↓。措施：扩散退火（均匀化退火）4、枝晶偏析实际金属结晶过程中，由于冷却速度快，先后结晶出来三、共晶相图两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生共晶反应（转变），形成共晶组织的二元相图。Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu等1、相图分析1）共晶相图的形成可以抽象的看做是两个匀晶相图叠加的结果。三、共晶相图两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生共共晶相图的形成LαβLαβα+ββLαα+βENMLENMA温度/℃tEBa)L→α匀晶转变ABb)L→β匀晶转变AB温度/℃tEc)为a)、b)重叠ABd)共晶相图共晶相图的形成LαβLαβα+ββLαα+βENMLENMA2）相区与基本相（Pb-Sn为例）相图分析.1GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9α＋βL+αL+βLαβPbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃单相区：L、α、β两相区：L+αL+βα+β2）相区与基本相（Pb-Sn为例）相图分析.1GFMEN19相图分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶体；β相，Pb溶入Sn形成的固溶体。共晶反应：一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分各自固定的两个新固相的转变过程。相图分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶体；相图分析.33）特性线与特性点A——327.5℃，纯Pb的熔点；B——231.9℃；纯Sn的熔点；E——共晶点，WSn=61.9%。相图分析.33）特性线与特性点相图分析.4AEB——液相线；AMENB——固相线；MEN——共晶线；成分＞M点合金，在此温度线，均发生共晶转变。MF——Sn在Pb中的溶解度曲线；NG——Pb在Sn中的溶解度曲线。相图分析.4AEB——液相线；2、典型合金的平衡结晶过程1）WSn＜E点L+αLαGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃α＋βⅡⅠ12342、典型合金的平衡结晶过程1）WSn＜E点L+αLαGFMEWSn＜19％的合金室温组织：α＋βⅡ二次析出反应：从单一固溶体相中析出单一新固相的反应。βⅡ的计算：βⅡ=F4/FG×100％结晶过程：匀晶反应＋二次析出反应WSn＜19％的合金室温组织：α＋βⅡ2）共晶合金（WSn=61.9％）α＋βGFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃ⅡL+αLαα+βⅡ2）共晶合金（WSn=61.9％）α＋βGFMEN1961共晶合金.1共晶组织：αM＋βN是α与β相成层片状交替分布的细密机械混合物。相对质量：WαM=EN/MN×100%WβN=ME/MN×100%室温组织：α＋β（αⅡ、βⅡ省略不计）结晶过程：共晶反应＋二次析出反应共晶合金.1共晶组织：αM＋βN3）亚共晶合金（WSn=19％~61.9%）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃Ⅲ12α＋βⅡ＋(α＋β)α＋βL+αLαα+βⅡ3）亚共晶合金（WSn=19％~61.9%）GFMEN196亚共晶合金.1自1点开始，α相成分沿AM线向M点变化，L相成分沿AE线向E点变化。室温组织：α+βⅡ+(α+β)结晶过程：匀晶反应＋共晶反应＋二次析出反应亚共晶合金.1自1点开始，α相成分沿AM线向M点变化，L相成4）过共晶合金（WSn=61.9%~97.5％）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9PbSn102030405060708090WSi/%100200300400温度/℃Ⅳ12β+αⅡ+(α+β)L+βα＋βL+αLαα+βⅡ+(α+β)α+βⅡ4）过共晶合金（WSn=61.9%~97.5％）GFMEN过共晶合金.1自1点开始，β相成分沿BN线向N点变化，L相成分沿BE线向E点变化。室温组织：β+αⅡ+(α+β)结晶过程：匀晶反应＋共晶反应＋二次析出反应过共晶合金.1自1点开始，β相成分沿BN线向N点变化，L相成3、相图相（组织）组分填写α＋βL+βL+αLαβA327.