热分析法课件

铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+纯铜熔点纯镍熔点液相线固相线液相区固相区液固两相区二、匀晶相图1、铜镍合金相图相区分析

相图分析(点、线、区)

两点：纯组元的熔点

两线：L,S相线

三区：L,α,L+α。铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C204060801012、合金的结晶过程平衡结晶形核和晶粒的长大能量起伏、结构起伏、成分起伏Lα+Lα©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.固溶体合金在平衡结晶过程中，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化2、合金的结晶过程平衡结晶形核和晶粒的长大Lα+L23、杠杆定律及其应用设合金成分为ω，合金的总质量为m，在T温度时，固相成分ωα，液相成分ωL，对应的质量mα，mL注意：杠杆定律只适用于两相区;三点要找准3、杠杆定律及其应用设合金成分为ω，合金的总质量为m，在T温3例：求30%Ni合金在1280时相的相对量CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+ac30a1b1c11280C解：作成分线和温度线如图。6618根据杠杆定律推论，Q/

Q=a1b1/a1c1=12/48=1/4答：所求合金在1280时相的相对质量为1/4。例：求30%Ni合金在1280时相的相对量CuNiNi4例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：(a)成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；(b)若首先凝固出来的固体成分含60%B，合金的成分为多少？(c)成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；(d)合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：(a)成分为54、合金的不平衡结晶与树枝状偏析

由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，无论固相或液相中的原子都来不及充分扩散，这种结晶过程称为不平衡结晶。由于各层之间的原子来不及扩散，这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温，这种现象叫枝晶偏析或树枝状偏析。由于一个枝晶形成一个晶粒，也叫晶内偏析。4、合金的不平衡结晶与树枝状偏析由于冷却速度较快，合6三、共晶相图共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。共晶相图：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。)共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。三、共晶相图共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分7三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线L固相线+

L

+L

+

固溶线固溶线

1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶合金成分分界点）等。

2）线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。

3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。

1.相图分析（相图三要素）共晶线三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线L固相线+82.共晶转变分析PbSnT,CL

+

L+

L

+

共晶反应线表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。MN共晶点表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。ELE

M

+

N无论从何处开始,体系点达到共晶线液相组成达到E点2.共晶转变分析PbSnT,CL+L+L9共晶反应要点共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。PbSnT,CL

+

L+

L

+

MNE共晶反应要点共晶转变在恒温下进行。PbSnT,CL10

3合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例）（1）Wsn<2％的合金凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.3合金的平衡结晶及其组织(c)2003Brooks/C11(2)X1合金结晶过程分析（2％<Wsn<19％）MNfgX1T,CtLLLL+

冷却曲线+

ⅡⅡ1234{PbSnT,CL+

L

+L

+183E(2)X1合金结晶过程分析（2％<Wsn<19％）MN12(3)X2合金结晶过程分析

（共晶合金）X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶体冷却曲线(+)PbSnT,CL+

L

+L

+183MNE(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(3)X2合金结晶过程分析

（共晶合金）X2T,CtL(13(4)X3合金结晶过程分析

（亚共晶合金）X3T,CtLL+

(+)++

Ⅱ12(+)+PbSnT,CL+

L

+L

+183MNEL+(+)+(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(4)X3合金结晶过程分析

（亚共晶合金）X3T,CtLL14标注了组织组成物的相图MEN

组织组成物与组织图组织组成物：组成材料的中各个不同本质和形态的部分。组织图：用组织组成物填写的相图。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。

标注了组织组成物的相图MEN组织组成物与组织图15相图与性能的关系合金的使用性能与相图的关系●固溶体中溶质浓度↑→强度、硬度↑●

组织组成物的形态对强度影响很大。组织越细密，强度越高。相图与性能的关系合金的使用性能与相图的关系●组织组成物162.合金的工艺性能与相图的关系●铸造性能液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金），则流动性好，不易形成分散缩孔。●锻造、轧制性能单相固溶体合金，变形抗力小，变形均匀，易开裂。2.合金的工艺性能与相图的关系●铸造性能●锻造、17铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+纯铜熔点纯镍熔点液相线固相线液相区固相区液固两相区二、匀晶相图1、铜镍合金相图相区分析

相图分析(点、线、区)

两点：纯组元的熔点

两线：L,S相线

三区：L,α,L+α。铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010182、合金的结晶过程平衡结晶形核和晶粒的长大能量起伏、结构起伏、成分起伏Lα+Lα©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.固溶体合金在平衡结晶过程中，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化2、合金的结晶过程平衡结晶形核和晶粒的长大Lα+L193、杠杆定律及其应用设合金成分为ω，合金的总质量为m，在T温度时，固相成分ωα，液相成分ωL，对应的质量mα，mL注意：杠杆定律只适用于两相区;三点要找准3、杠杆定律及其应用设合金成分为ω，合金的总质量为m，在T温20例：求30%Ni合金在1280时相的相对量CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+ac30a1b1c11280C解：作成分线和温度线如图。6618根据杠杆定律推论，Q/

Q=a1b1/a1c1=12/48=1/4答：所求合金在1280时相的相对质量为1/4。例：求30%Ni合金在1280时相的相对量CuNiNi21例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：(a)成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；(b)若首先凝固出来的固体成分含60%B，合金的成分为多少？(c)成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；(d)合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：(a)成分为224、合金的不平衡结晶与树枝状偏析

由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，无论固相或液相中的原子都来不及充分扩散，这种结晶过程称为不平衡结晶。由于各层之间的原子来不及扩散，这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温，这种现象叫枝晶偏析或树枝状偏析。由于一个枝晶形成一个晶粒，也叫晶内偏析。4、合金的不平衡结晶与树枝状偏析由于冷却速度较快，合23三、共晶相图共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。共晶相图：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。)共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。三、共晶相图共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分24三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线L固相线+

L

+L

+

固溶线固溶线

1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶合金成分分界点）等。

2）线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。

3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。

1.相图分析（相图三要素）共晶线三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线L固相线+252.共晶转变分析PbSnT,CL

+

L+

L

+

共晶反应线表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。MN共晶点表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。ELE

M

+

N无论从何处开始,体系点达到共晶线液相组成达到E点2.共晶转变分析PbSnT,CL+L+L26共晶反应要点共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。PbSnT,CL

+

L+

L

+

MNE共晶反应要点共晶转变在恒温下进行。PbSnT,CL27

3合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例）（1）Wsn<2％的合金凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.3合金的平衡结晶及其组织(c)2003Brooks/C28(2)X1合金结晶过程分析（2％<Wsn<19％）MNfgX1T,CtLLLL+

冷却曲线+

ⅡⅡ1234{PbSnT,CL+

L

+L

+183E(2)X1合金结晶过程分析（2％<Wsn<19％）MN29(3)X2合金结晶过程分析

（共晶合金）X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶体冷却曲线(+)PbSnT,CL+

L

+L

+183MNE(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.Thomson