匀晶共晶包晶课件

任务一金属的晶体结构1金属的晶体结构2金属的实际晶体结构3纯金属的结晶4金属的同素异构转变

任务二铁碳合金状态图1二元合金相图2、铁碳相图任务三金属的塑性变形与再结晶学习情境二单元二

金属的晶体结构与结晶任务一金属的晶体结构学习情境二单元二

金1二元合金相图相图：指表达处于复相平衡状态下的物系中，诸相区的温度、压力、成分的极限图解。相图（平衡图、状态图）平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。二元合金相图相图：指表达处于复相平衡状态下的物系中，诸相区的2简化的Fe-Fe3C

相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe

Fe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相图共析相图匀晶相图(P+Fe3C)912℃简化的Fe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃73一、二元合金相图的建立（以铜镍合金为例）1、配制一系列不同成分的铜镍合金2、用热分析法测出各成分的合金冷却曲线。一、二元合金相图的建立（以铜镍合金为例）43、曲线特点：（1）A、B两点是纯铜、纯镍都有一个平台，结晶在恒温下进行（一个临界点）（2）中间的四条曲线都有两个转折点结晶是在一个温度区间进行（两个临界点）。（3）将各临界点描绘在温度－成分坐标系中得到图（b）。3、曲线特点：（1）A、B两点是纯铜、纯镍都有一个平台，结晶5何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。两组元在液态时无限互溶，固态时也无限互溶，结晶所构成的相图称为二元匀晶相图。何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点6二．匀晶相图

两组元在液态时无限互溶，固态时也无限互溶，结晶所构成的相图称为二元匀晶相图。二．匀晶相图两组元在液态时无限互溶，固态时也无限互7CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L

L+

CuNiNi%T,C20406080100100011008液相线之上为液相区，用L表示液相线与固相线之间是液、固两相，用L+α

固相线下方为固相区，用α表示A点为铜的熔点B点为镍的熔点液相线之上为液相区，用L表示9铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L

L+

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铜-镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010102、匀晶合金的结晶过程分析abcdT,CtL

L

L匀晶转变

L

冷却曲线CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L

L+

匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。2、匀晶合金的结晶过程分析abcdT,CtLLL匀晶转11注：在结晶过程中，合金处于L+α区时，液相成分随液相线变化，固相成分随固相线变化。例：K点成分的合金从高温液态缓慢冷却至3点时，其液相部分具有3/点的成分，而固相部分具有3//点的成分。液相与固相的平均成分才是K点的成分。注：在结晶过程中，合金处于L+α区时，液相成分随液相线变化，12二元共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶，并发生共晶反应所构成的相图称为二元共晶相图。共晶反应：是指冷却时由液相同时结晶出两个固相的复合混合物的反应。共晶体：共晶反应的产物是共晶体。共晶组织：共晶体的显微组织是共晶组织。三．共晶相图二元共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶13PbSnSn%T,C铅-锡合金共晶相图液相线L固相线

+L+L+

固溶线

固溶线PbSnSn%T,C铅-锡合金共晶相图液相线L固相线14共晶转变分析PbSnT,CL

+L+L+共晶反应线表示从c点到e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。ce共晶点表示d点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。dLd

c+

efg共晶转变分析PbSnT,CL+L+L+151、相图分析（1）共晶点

d点－－α相＋β相（2）共晶线

cde线－－Ld→αc+Βe

(3)固溶体脱溶线

α固溶体或β固溶体随着温度的下降，溶解度也不断的下降。图中cf线表达了α固溶体脱溶的变化规律，eg线表达了β固溶体的变化规律。cf、eg线称为固溶体脱溶线。

恒温PbSnT,CL

+L+L+183ced1、相图分析恒温PbSnT,CL+L+L16PbSnT,CL

+L+L+183cedfgα固溶体脱溶产物是β相，称为二次β相（β1）

β固溶体脱溶产物是α相，称为二次α相（α1）PbSnT,CL+L+L+183c17共晶反应要点PbSnT,CL

+L+L+183ced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。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。fg共晶反应要点PbSnT,CL+L+L+18X1合金结晶过程分析cefgX1T,CtL

L

LL+

冷却曲线

+

Ⅱ

Ⅱ1234{PbSnT,CL

+L+L+183cedX1合金结晶过程分析cefgX1T,CtLLLL+19X1合金结晶特点T,CtL

L

LL+

冷却曲线

+

Ⅱ

Ⅱ1.没有共晶反应过程，而是经过匀晶反应形成单相

固相。2.要经过脱溶反应，室温组织组成物为+

Ⅱ组织组成物组织中，由一定的相构成的，具有一定形态特征的组成部分。X1合金结晶特点T,CtLLLL+冷却曲线20X2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+183cedX2合金结晶过程分析

（共晶合金）X2T,CtL(+21X3合金结晶过程分析

（亚共晶合金）X3T,CtLL+

(+)++

Ⅱ12(+)+PbSnT,CL

+L+L+183cedL+(+)+X3合金结晶过程分析

（亚共晶合金）X3T,CtLL+22标注了组织组成物的相图标注了组织组成物的相图23四．包晶相图两组元组成的合金系，在液态无限互溶、在固态有限互溶，并发生包晶反应时，则形成包晶相图。

图为包晶相图。Fe-Fe3C系，Cu-Zn系，Fe-Mn系，Fe-Ni系等都有包晶反应，相图中都包含有包晶部分有一个三相共存的水平线dec。在该线上进行包晶反应。四．包晶相图两组元组成的合金系，在液态无限互溶、在固24包晶转变：Ld+

c

ePtAgAg%T,C铂-银合金包晶相图L

+L+L+cedfgT,CtLL+L+

+

Ⅱ包晶转变：Ld+cePtAgAg%T,C铂254、具有共析反应的相图

自某种均匀一致的固相中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程称为共析反应。共析体：共析反应的产物称为共析体。共析组：织共析体的显微组织称为共析组织。共析反应前的母相不是液相，而是在高温下经过匀晶或包晶反应形成的某种固相。4、具有共析反应的相图自某种均匀一致的固相中同时析26共析相图共析转变：

(+)共析体ABT,C

+

+

+cedL+

L共析相图共析转变：(+)共析体ABT,27五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。五相图与性能的关系合金的使用性能与相图的关系●组织281)、当合金形成单相固溶体时：合金的性能与组成元素的性质、溶质元素的溶入量有关。1)、当合金形成单相固溶体时：合金的性能与组成元素的性292)、当合金形成复相混合物时，力学性能主要取决于其组织的细密程度：2)、当合金形成复相混合物时，力学性能主要取决于其组织的细密302.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，不易开裂。2.合金的工艺性能与相图的关系●铸造性能●锻造、31