第六章合金的构造与合金相.ppt

1、第六章 合金的构造与合金相图,61 合 金 一、几个基本概念： 合金 由两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素所构成的具有金属特性的物质，称为。 或为：将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的物质，称为。 例如：碳钢、铸铁：都是以、为主的合金； 青铜： 、合金； 黄铜： 、合金。,组元 组成合金的最基本的独立物质，称为。 合金系 合金的组元按不同比例配制而成的一系列不同成分的合金，称为。 相（） 具有同一成分、同一结构、同一聚集状态，并有界面可以互相分开的均匀组成部分，称为。合金在固态下可以形成单相，也可呈多相。 组织 相的综合，叫组织或结构。注意：组织可以是单

2、相，也可以是多相。,二、合金中的基本相 （一）固溶体 .定义：溶质原子溶解于金属溶剂的晶格中，所形成的单相固体，称为。 .特点：两种元素只能形成一种结晶组织；固溶体的晶格与溶剂的晶格类型相同；溶质原子使溶剂晶格发生畸变。 .固溶体的类型： 根据溶质在溶剂中的位置分： 间隙固溶体； 置换固溶体,固溶强化（） 通过形成固溶体而使金属的强度、硬度增加的现象称为。 固溶强化的机理是：通过在溶剂种溶入溶质原子，造成晶格畸变，位错运动阻力增大。 例如：溶入形成，强度显著升高。 5. 表示方法： 、等。或者用A（B）表示B溶入A。,（二）金属化合物 定义：合金组元（其中至少一种是金属）相互作用形成的晶格类型

3、与特性完全不同于任一组元的新相，称为。 特点： 晶格类型与性能完全不同于任一组元； 如：Fe的硬度为HB80，C（石墨）的硬度HB23， 但铁与碳形成化合物Fe3C的硬度为HB800。 具有一定程度的金属性能。,一般具有复杂的晶体结构，熔点高，硬而脆， 3类型 （1）正常价化合物：遵循一般化合物的原子价规律。 （2）电子化合物：不遵循原子价规律,而服从电子浓度规律。电子浓度是指化合物的价电子数与原子数的比值。 （3）间隙化合物：由过渡族金属元素与C、N、H、B等原子半径较小的非金属元素形成的化合物。可分为两类：,间隙相：当r非/r金0.59时，形成的具有简单晶格的间隙化合物。 具有复杂结构的间

4、隙化合物：当r非/r金0.59时,如钢中的Fe3C、Cr7C3等。 （三）机械混合物（工业合金的组织） 两种固溶体的混合物或固溶体与金属化合物的混合物，称为。,62 合金相图（状态图）,一、相图的概念 定义：用图解的方法表示合金系中合金的组织与温度、成分间关系的图形，称为。又称平衡图或状态图。 二、相图的建立方法 常用的方法有：热分析法、膨胀法、X射线分析法等。最基本、最常见的是二元相图。 2元相图的表示方法：两个参数：温度和成分。,三、匀晶相图 匀晶转变:合金在一定温度范围内，不断从液相中结晶出单一固溶体的过程，称为。 以相图为例。 相图分析 两条线：液相线（开始结晶温度的连线）、固相线（结

5、晶终了温度的连线）。,三个区：液相去、固相区和两相共存区。 点的温度（）为的熔点； 点的温度为（）的熔点。 合金的结晶过程 以30的合金为例，分析其结晶过程。 先找到成分点，作一垂线，分别与液相线和固相线相交； 当温度降低到点时，开始析出固溶体； 当温度降低到2点时，全部转变成固溶体。 整个过程可以用下述方法表示： ,特点 （1）结晶过程也包含形核和长大两个过程。 （2）结晶是在一个温度范围内完成的（纯金属除外）。 （3）在结晶的过程中，两相的成分和含量是变化的。 5不平衡结晶的晶内偏析 在一个晶粒内出现的化学成分不均匀的现象，称为晶内偏析。 危害：机械性能不均匀，抗腐蚀性下降。 消除方法：扩

6、散退火（固相线下100200长时间保温）。,四、共晶相图 共晶转变 定义：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分和结构一定的两个固相的转变过程，称为。,相图分析：以合金为例 线：CF线：Sn在Pb中的溶解度曲线；DG线：Pb在Sn中的溶解度曲线 相区：三个单相区，其它相区按“规则”填入。 点：、 特点：可逆性； 恒温下进行； 成分固定。 表达式： （） 结晶过程分析 以含锡的合金为例。 整个过程表示为： LL+ 共晶合金 反应可以表示为：Le（ ）（ ） 亚共晶合金: 比共晶合金多了一个匀晶转变。 过共晶合金: 同，初生相是。,五、共析相图 定义：由一定成分的固溶体相，在一定温度下同时转

7、变成两个一定成分和结构的固相的过程，称为共析转变或共析反应。 与共晶相图的区别：母相是固相，而不是液相。因此： 原子扩散困难，需要更大的过冷度； 组织比共晶组织致密； 转变前后的固相具有不同的晶格类型，转变会引起内应力和体积变化。,六、包晶相图,1.相图分析：以FeFe3C相图中的包晶部分为例说明。 J点为包晶点，包晶温度1495，包晶成分为0.17%；B点成分为0.53%；H点成分为0.09%。 包晶反应：LB+H AJ t1tJ这种由一种液相与一种固相在恒温下相互作用转变为另一种新的固相的反应称为包晶反应。因为是一相包着另一相，故称为包晶反应。,tJ2典型合金结晶过程分析 合金1：含碳量0

8、.17% LJLB+HAJ 合金2：含碳量0.17% LJLB+HAJ+LAJ 七、小结 （1）1个复杂的相图往往由上述基本相图叠加而成； （2）2个单相区间存在1个两相区，并由这两个单相组成； （3）相图上的水平线是1个三相共存线，代表1个重要的恒温转变。,6合金的性能与相图的关系,一、机械性能、物理性能与相图的关系 固溶体的强度比纯金属高； 两相混合物的性能一般是组成相的平均值，在共晶成分时有突变。 二、工艺性能与相图的关系 结晶温度范围小的合金（纯金属和共晶成分的合金好），铸造性能好。 单相固溶体的锻造性能好； 单相区的金属的切削加工性能不好。,小结与思 考 题 1 解释：相、组织、固溶体、固溶强化、化合物、相图、匀晶转变、共晶转变、共析转变