勻晶共晶包晶

1、任務(wù)一 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 3 純金屬的結(jié)晶 4 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 任務(wù)二 鐵碳合金狀態(tài)圖 1 二元合金相圖 2、鐵碳相圖任務(wù)三 金屬的塑性變形與再結(jié)晶,學(xué)習(xí)情境二 單元二 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,二元合金相圖,相圖：指表達(dá)處于復(fù)相平衡狀態(tài)下的物系中，諸相區(qū)的溫度、

2、壓力、成分的極限圖解。,相圖（平衡圖、狀態(tài)圖）,平衡條件下，合金的相狀態(tài)與溫度、成份間關(guān)系的圖形。,,,,簡(jiǎn)化的Fe - Fe3C 相圖,,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148℃,727℃,L,A,L+A,L+ Fe3CⅠ,6.69%C,,( A+Fe3C ),Ld,Ld+Fe3CⅠ,A+Ld+Fe3CⅡ,,F,A+F,A+ Fe3CⅡ,( F+ Fe3C ),P,P+F,P+Fe3CⅡ,Ld’,Ld’+Fe3CⅠ,P+Ld’

3、+Fe3CⅡ,K,共晶相圖,共析相圖,勻晶相圖,,( P+Fe3C ),912℃,一、二元合金相圖的建立（以銅鎳合金為例）1、配制一系列不同成分的銅鎳合金2、用熱分析法測(cè)出各成分的合金冷卻曲線。,3、曲線特點(diǎn)：,（1）A、B兩點(diǎn)是純銅、純鎳都有一個(gè)平臺(tái)，結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行（一個(gè)臨界點(diǎn)）（2）中間的四條曲線都有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)結(jié)晶是在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行（兩個(gè)臨界點(diǎn)）。（3）將各臨界點(diǎn)描繪在溫度－成分坐標(biāo)系中得到圖（b）。,,,,,,

4、,,何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)?試比較這三種反應(yīng)的異同點(diǎn)共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應(yīng)過(guò)程。共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個(gè)新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。共同點(diǎn)：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)

5、是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。兩組元在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，固態(tài)時(shí)也無(wú)限互溶，結(jié)晶所構(gòu)成的相圖稱為二元?jiǎng)蚓鄨D。,二．勻晶相圖,兩組元在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，固態(tài)時(shí)也無(wú)限互溶，結(jié)晶所構(gòu)成的相圖稱為二元?jiǎng)蚓鄨D。,,,,液相線之上為液相區(qū)，用L表示液相線與固相線之間是液、固兩相，用L+ α 固相線下方為固相區(qū)，用α表示A點(diǎn)

6、為銅的熔點(diǎn)B點(diǎn)為鎳的熔點(diǎn),銅-鎳合金勻晶相圖,,,1083,1455,L,?,L+ ?,純銅熔點(diǎn),純鎳熔點(diǎn),液相線,,固相線,,液相區(qū),固相區(qū),液固兩相區(qū),,,2、勻晶合金的結(jié)晶過(guò)程分析,,a,b,,c,,d,,,T,?C,t,,,,,,L,,,,,,,?,,L,,?,,L,勻晶轉(zhuǎn)變 L? ?,?,冷卻曲線,,,勻晶合金與純金屬不同，它沒(méi)有一個(gè)恒定的熔點(diǎn)，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶。,注：在結(jié)晶過(guò)程中，合金處于L+α區(qū)時(shí)，液

7、相成分隨液相線變化，固相成分隨固相線變化。例：K點(diǎn)成分的合金從高溫液態(tài)緩慢冷卻至3點(diǎn)時(shí)，其液相部分具有3/點(diǎn)的成分，而固相部分具有3//點(diǎn)的成分。液相與固相的平均成分才是K點(diǎn)的成分。,二元共晶相圖：兩組元在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，固態(tài)時(shí)有限互溶，并發(fā)生共晶反應(yīng)所構(gòu)成的相圖稱為二元共晶相圖。共晶反應(yīng)：是指冷卻時(shí)由液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)固相的復(fù)合混合物的反應(yīng)。共晶體：共晶反應(yīng)的產(chǎn)物是共晶體。共晶組織：共晶體的顯微組織是共晶組織。,三．共晶

8、相圖,,,,Pb,Sn,,Sn%,T,?C,,,,,,,,,鉛-錫合金共晶相圖,,,液相線,,,,L,固相線,?,?,? + ?,,,L + ?,L + ?,?固溶線,?固溶線,共晶轉(zhuǎn)變分析,,,,Pb,Sn,T,?C,,,,,,,,,,L,?,?,? + ?,L + ?,L + ?,,,共晶反應(yīng)線表示從c點(diǎn)到e點(diǎn)范圍的合金，在該溫度上都要發(fā)生不同程度上的共晶反應(yīng)。,c,e,共晶點(diǎn)表示d點(diǎn)成分的合金冷卻到此溫度上發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。

9、,d,Ld ? ?c + ?e,f,g,1、相圖分析（1）共晶點(diǎn) d點(diǎn)－－ α相＋β相（2）共晶線 cde線－－ Ld→αc+ Βe (3)固溶體脫溶線 α固溶體或β固溶體隨著溫度的下降，溶解度也不斷的下降。 圖中cf線表達(dá)了α固溶體脫溶的變化規(guī)律，eg線表達(dá)了β固溶體的變化規(guī)律。 cf、eg線稱為固溶體脫溶線。,恒溫,f,g,α固溶體脫溶產(chǎn)物是β相，稱為二次β相（β1） β固溶體脫溶產(chǎn)物是α

10、相，稱為二次α相（α1）,共晶反應(yīng)要點(diǎn),共晶轉(zhuǎn)變?cè)诤銣叵逻M(jìn)行。轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個(gè)不同的固相。存在一個(gè)確定的共晶點(diǎn)。成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。,,f,g,X1合金結(jié)晶過(guò)程分析,,c,e,,f,,,g,,X1,,,T,?C,t,,,L,,,,,,?,,L,?,,L,L+ ?,?,冷卻曲線,,,,,,,,,,?,,,? + ? Ⅱ,?Ⅱ,,,,,,,,,,,1,2,3,4,{,,X1合金結(jié)晶特點(diǎn),,,T,?C

11、,t,,,L,,,,,,?,,L,?,,L,L+ ?,?,冷卻曲線,,,,,,,?,,,? + ? Ⅱ,? Ⅱ,,,,,,,,,,,1.沒(méi)有共晶反應(yīng)過(guò)程，而是經(jīng)過(guò)勻晶反應(yīng)形成單相?固相。,2.要經(jīng)過(guò)脫溶反應(yīng)，室溫 組織組成物為? + ? Ⅱ,組織組成物組織中，由一定的相構(gòu)成的，具有一定形態(tài)特征的組成部分。,X2合金結(jié)晶過(guò)程分析（共晶合金）,,X2,,,T,?C,t,,,L,,,,,,(?+ ?),,L,L,L?(?+ ?) 共晶體,

12、冷卻曲線,,,,(?+ ?),,,,,,,,,,,,,,,X3合金結(jié)晶過(guò)程分析（亞共晶合金）,,X3,,,T,?C,t,L,L+ ?,,,,,,(?+ ?)+ ? + ? Ⅱ,1,2,,(?+ ?)+ ?,標(biāo)注了組織組成物的相圖,四．包晶相圖,兩組元組成的合金系，在液態(tài)無(wú)限互溶、在固態(tài)有限互溶，并發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)，則形成包晶相圖。 圖為包晶相圖。Fe-Fe3C系，Cu-Zn系，F(xiàn)e-Mn系，F(xiàn)e-Ni系等都有包晶反應(yīng)，相圖中都

13、包含有包晶部分,有一個(gè)三相共存的水平線dec。在該線上進(jìn)行包晶反應(yīng)。,包晶轉(zhuǎn)變： Ld + ?c ? ?e,,,,Pt,Ag,,Ag%,T,?C,,,鉑-銀合金包晶相圖,,,L,?,?,? + ?,,L + ?,L + ?,,,,,,,,,c,e,d,f,g,,,,,,T,?C,t,,,,L,,L + ?,,L + ? ? ?,,?+ ? Ⅱ,4、具有共析反應(yīng)的相圖,自某種均勻一致的固相中同時(shí)析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的

14、轉(zhuǎn)變過(guò)程稱為共析反應(yīng)。共析體：共析反應(yīng)的產(chǎn)物稱為共析體。共析組：織共析體的顯微組織稱為共析組織。,共析反應(yīng)前的母相不是液相，而是在高溫下經(jīng)過(guò)勻晶或包晶反應(yīng)形成的某種固相。,,,共析相圖,共析轉(zhuǎn)變： ? ? (? + ?) 共析體,,,,A,B,T,?C,,,,,,,?,?,?,? + ?,? + ?,? + ?,,c,e,d,,,L + ?,L,五 相圖與性能的關(guān)系,合金的使用性能與相圖的關(guān)系 ● 固溶體中溶質(zhì)濃度↑ → 強(qiáng)

15、度、硬度↑,● 組織組成物的形態(tài)對(duì)強(qiáng)度影響很大。組織越細(xì)密，強(qiáng)度越高。,1)、 當(dāng)合金形成單相固溶體時(shí)：,合金的性能與組成元素的性質(zhì)、溶質(zhì)元素的溶入量有關(guān)。,2)、當(dāng)合金形成復(fù)相混合物時(shí)，,力學(xué)性能主要取決于其組織的細(xì)密程度：,2. 合金的工藝性能與相圖的關(guān)系,● 鑄造性能　　液固相線距離愈小，結(jié)晶溫度范圍愈?。ㄈ缃咏簿С煞值暮辖穑瑒t流動(dòng)性好，不易形成分散縮孔。,● 鍛造、軋制性能　　單相固溶體合金，變形抗力小，變形均勻，不

16、易開(kāi)裂。,精品課件！,精品課件！,,本章作業(yè)：,1 晶體與非晶體的主要區(qū)別是什么？2實(shí)際金屬晶體缺陷有哪些，對(duì)材料力學(xué)性能有哪些影響?3 什么叫過(guò)冷度？影響過(guò)冷度的主要因素是什么？晶粒大小對(duì)材料的力學(xué)性能有何影響？如何細(xì)化晶粒？金屬化合物在結(jié)構(gòu)和性能方面與固溶體有何不同？試以純鐵為利說(shuō)明金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？7 何謂F、A、滲碳體、P和Ld？他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、性能、組織形態(tài)和性能上各有何特點(diǎn)？二元合金相圖表達(dá)了