第二章 金屬與合金的相圖2014

1、2022-5-181材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 第第1 1篇篇 金屬學(xué)基本原理金屬學(xué)基本原理 第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖教學(xué)目標：教學(xué)目標：v熟悉二元相圖的表示和測定方法；熟悉二元相圖的表示和測定方法；v掌握二元相圖的基本類型及分析平衡轉(zhuǎn)變過程。掌握二元相圖的基本類型及分析平衡轉(zhuǎn)變過程。2022-5-182材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 在實際工業(yè)中，廣泛使用的不是單組元材料，而是由二元在實際工業(yè)中，廣泛使用的不是單組元材

2、料，而是由二元及以上組元組成的多元系合金材料。及以上組元組成的多元系合金材料。 多組元的加入，使材料的凝固過程和凝固產(chǎn)物趨于復(fù)雜，多組元的加入，使材料的凝固過程和凝固產(chǎn)物趨于復(fù)雜，這為材料性能的多變性及其選擇提供了契機。這為材料性能的多變性及其選擇提供了契機。 在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的體系。體系。v相圖相圖：表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)：表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡明示圖，也稱為平衡圖或狀態(tài)圖系的一種簡明示圖，也稱為平衡圖或狀態(tài)圖( (EquiliumEquilium Di

3、agram)Diagram)，就是將不同的溫度以及在該溫度下對應(yīng)的穩(wěn)定相，就是將不同的溫度以及在該溫度下對應(yīng)的穩(wěn)定相，連同它的成分范圍，匯集到一起構(gòu)成的多元素信息，來表，連同它的成分范圍，匯集到一起構(gòu)成的多元素信息，來表示合金系中的合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系。示合金系中的合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系。2022-5-183材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v平衡平衡在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和質(zhì)量分數(shù)不再變化所達到一種狀態(tài)。此時合金系的狀態(tài)穩(wěn)和質(zhì)量分數(shù)不再變化

4、所達到一種狀態(tài)。此時合金系的狀態(tài)穩(wěn)定，不隨時間而改變。合金在極其緩慢冷卻條件下的結(jié)晶過定，不隨時間而改變。合金在極其緩慢冷卻條件下的結(jié)晶過程，一般可以認為是平衡的結(jié)晶過程。程，一般可以認為是平衡的結(jié)晶過程。 相圖是分析合金相組成及其轉(zhuǎn)變的有效工具。利用相圖可相圖是分析合金相組成及其轉(zhuǎn)變的有效工具。利用相圖可以知道各種成分的合金在不同溫度下存在哪些相、各個相的以知道各種成分的合金在不同溫度下存在哪些相、各個相的成分及其相對量。成分及其相對量。 掌握相圖的分析和使用方法，有助于了解合金組織狀態(tài)和掌握相圖的分析和使用方法，有助于了解合金組織狀態(tài)和預(yù)測合金性能，可以作為熔煉、鑄造、鍛造及熱處理的重要預(yù)

5、測合金性能，可以作為熔煉、鑄造、鍛造及熱處理的重要依據(jù)。也是分析合金組織的重要參考資料。依據(jù)。也是分析合金組織的重要參考資料。2022-5-184材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1 二元合金相圖二元合金相圖 目前已測定出許多二元合金系的成分與其熔點和固態(tài)轉(zhuǎn)變目前已測定出許多二元合金系的成分與其熔點和固態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系曲線，并分析了不同成分的合金在不同溫度下的溫度的關(guān)系曲線，并分析了不同成分的合金在不同溫度下的組織狀態(tài)。組織狀態(tài)。二元合金相圖二元合金相圖就是以這些試驗結(jié)果為基礎(chǔ)而建立就是以這些試驗結(jié)果為基礎(chǔ)而建立起來的。

6、起來的。2.1.1 二元合金相圖的建立和表示方法二元合金相圖的建立和表示方法2.1.1.1 二元相圖的表示方法二元相圖的表示方法 常壓下二元合金的相狀態(tài)決定于溫度和成分。因此二元合常壓下二元合金的相狀態(tài)決定于溫度和成分。因此二元合金相圖可用金相圖可用溫度溫度成分成分坐標系的平面圖來表示。坐標系的平面圖來表示。 如果合金由如果合金由 A A 和和 B B 兩個組元組成，橫軸的一端表示純組兩個組元組成，橫軸的一端表示純組元元 A A，另一端表示純組元，另一端表示純組元 B B，則任何一個合金的成分都可以在，則任何一個合金的成分都可以在橫軸上找到相應(yīng)的一點。橫軸上找到相應(yīng)的一點。2022-5-185

7、材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 合金成分的表示方法有兩種：一種是合金成分的表示方法有兩種：一種是質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)，另一種，另一種是是摩爾分數(shù)摩爾分數(shù)。 質(zhì)量分數(shù)和摩爾分數(shù)之間的換算關(guān)系：質(zhì)量分數(shù)和摩爾分數(shù)之間的換算關(guān)系： 例如：例如：A A組元的質(zhì)量分數(shù)為組元的質(zhì)量分數(shù)為W WA A，摩爾分數(shù)為，摩爾分數(shù)為x xA A，相對原子，相對原子量為量為m m ；B B組元的質(zhì)量分數(shù)為組元的質(zhì)量分數(shù)為W WB B，摩爾分數(shù)為，摩爾分數(shù)為x xB B，相對原子，相對原子量為量為 n n ，則：，則：nWmWmWxBAAAnWmWn

8、WxBABB2022-5-186材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 在由在由溫度軸溫度軸和和成分軸成分軸構(gòu)成的坐標平面中的任意一點叫構(gòu)成的坐標平面中的任意一點叫做做“表象點表象點”。二元合金相圖可以看成是由許多表象點。二元合金相圖可以看成是由許多表象點構(gòu)成的。一個表象點的坐標值就反映了一個給定合金的構(gòu)成的。一個表象點的坐標值就反映了一個給定合金的成分成分和和溫度溫度。在相圖中，根據(jù)表象點所在的區(qū)域，可確定這個合金在在相圖中，根據(jù)表象點所在的區(qū)域，可確定這個合金在這個溫度下含有哪些相。這個溫度下含有哪些相。 由相圖還可確定給定

9、合金的由相圖還可確定給定合金的相變溫度相變溫度。 方法是：對應(yīng)給定合金的成分值作垂直成分軸的垂方法是：對應(yīng)給定合金的成分值作垂直成分軸的垂線，垂線與相圖中各條曲線有交點，這些交點的溫度坐線，垂線與相圖中各條曲線有交點，這些交點的溫度坐標值便是給定合金相應(yīng)的相變溫度。標值便是給定合金相應(yīng)的相變溫度。2022-5-187材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-188材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 二元相圖是根據(jù)各種成分材料的二元相圖是根據(jù)各種成分材

10、料的臨界點臨界點繪制的，繪制的，臨界點表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生本質(zhì)變化的臨界點表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生本質(zhì)變化的相變點相變點。 測定材料臨界點有測定材料臨界點有動態(tài)法動態(tài)法和和靜態(tài)法靜態(tài)法兩種方法，動兩種方法，動態(tài)法有熱分析、膨脹法、電阻法等；靜態(tài)法有金相態(tài)法有熱分析、膨脹法、電阻法等；靜態(tài)法有金相法、法、X X射線結(jié)構(gòu)分析等，常用的方法是熱分析法。射線結(jié)構(gòu)分析等，常用的方法是熱分析法。 相圖的精確測定必須由多種方法配合使用完成。相圖的精確測定必須由多種方法配合使用完成。2022-5-189材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v測定過

11、程測定過程： 配制不同成分的合金配制不同成分的合金 測定各合金的冷卻測定各合金的冷卻曲線曲線 找出各合金冷卻曲線的臨界點（結(jié)晶開始和結(jié)晶找出各合金冷卻曲線的臨界點（結(jié)晶開始和結(jié)晶終了溫度）位置終了溫度）位置 把各點標入溫度把各點標入溫度- -成分坐標圖里成分坐標圖里 連接相同屬性的點，劃分出相區(qū)，標出各相區(qū)存在的相。連接相同屬性的點，劃分出相區(qū)，標出各相區(qū)存在的相。Cu-Ni 合金相圖合金相圖熱分析法測定熱分析法測定2022-5-1810材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1.2 相律和杠桿定律相律和杠桿定律2.1.2.1

12、 相律及應(yīng)用相律及應(yīng)用v相律：相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。表達式：之間的關(guān)系。表達式：f=c-p+2f=c-p+2（ff自由度數(shù)；自由度數(shù)；c-c-組元數(shù)；組元數(shù)；p-p-相數(shù)）。通常情況下，壓力對液固相間的影響不大，所以相數(shù)）。通常情況下，壓力對液固相間的影響不大，所以，凝聚態(tài)系統(tǒng)下可以不考慮壓力的影響，即壓力一定時：，凝聚態(tài)系統(tǒng)下可以不考慮壓力的影響，即壓力一定時：f=c-p+1f=c-p+1。 v應(yīng)用應(yīng)用可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元系可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元系2 2個，個，二

13、元系二元系3 3個。個?？梢越忉尲兘饘倥c二元合金的結(jié)晶差別。純金屬結(jié)晶恒可以解釋純金屬與二元合金的結(jié)晶差別。純金屬結(jié)晶恒溫進行，二元合金變溫進行。溫進行，二元合金變溫進行。2022-5-1811材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2 2.1.2.2 杠桿定律杠桿定律 杠桿定律杠桿定律平衡狀態(tài)兩相的成分及相對含量的計算工具。平衡狀態(tài)兩相的成分及相對含量的計算工具。 在合金的結(jié)晶過程中，合金各相的成分及其相對含量都在在合金的結(jié)晶過程中，合金各相的成分及其相對含量都在不斷地發(fā)生變化，其中杠桿定律是確定任一溫度下平衡狀態(tài)不斷地發(fā)生變化

14、，其中杠桿定律是確定任一溫度下平衡狀態(tài)的兩相的成分和相對含量的有力工具。的兩相的成分和相對含量的有力工具。v計算過程主要含兩個步驟：計算過程主要含兩個步驟：確定平衡相的成分；確定平衡相的成分；（即液、固相線上的成分點）（即液、固相線上的成分點）確定平衡相的相對含量：確定平衡相的相對含量： 直接測量計算或投影到直接測量計算或投影到 成分軸測量計算。成分軸測量計算。2022-5-1812材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖CuNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551

15、455L L L+ 12a ac cb ba1b1c1T T1 1T T2 2杠桿定律杠桿定律：在兩相區(qū)在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)每一確定的內(nèi)，對應(yīng)每一確定的溫度溫度T T1 1，兩相質(zhì)量的，兩相質(zhì)量的比值是確定的。比值是確定的。即：即： QL/Q =b1c1/a1b1杠桿定律推論杠桿定律推論： 在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)溫度溫度T T1 1時兩相在合金時兩相在合金b b中的相對質(zhì)量各為：中的相對質(zhì)量各為： QL/QH=b1c1/a1c1 Q /QH=a1b1/a1c1 =1- QL/QH02022-5-1813材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相

16、圖金屬及合金的相圖v杠桿定律的證明杠桿定律的證明2022-5-1814材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖證明證明： 設(shè)合金的質(zhì)量為設(shè)合金的質(zhì)量為Q Q合金，其中合金，其中NiNi質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為b b% %，在，在 T T1 1溫度溫度時，時，L L相中的相中的NiNi質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為a a% %，相中的相中的NiNi質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為c c% % 。 則：則：Q（Ni） L（Ni）+ （Ni） 即：即：Q合金合金 b%QL a%Qc% Q合金合金QLQ （QLQ) b = QL aQ c QL / Q= (cb)

17、 / (ba) QL / Q= bc / ab 或或 QL ab = Q bc2022-5-1815材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v杠桿定律的運用杠桿定律的運用 由杠桿定律可算出合金中液相和固相在合金中所占的質(zhì)由杠桿定律可算出合金中液相和固相在合金中所占的質(zhì)量分數(shù)（即相對質(zhì)量）分別為：量分數(shù)（即相對質(zhì)量）分別為： QL / Q合金合金= W(L) = bc / ac Q / Q合金合金= W() = ab / ac v運用杠桿定律的注意事項運用杠桿定律的注意事項只適用于相圖中的兩相區(qū)，并且只能在只適用于相圖中的兩相區(qū)，并

18、且只能在平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)下使用。下使用。杠桿的兩個杠桿的兩個端點端點為給定溫度時兩相的成分點，而為給定溫度時兩相的成分點，而支點支點為合為合金的成分點。金的成分點。2022-5-1816材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1.3 二元合金相圖的基本類型二元合金相圖的基本類型2.1.3.1 勻晶相圖及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖及固溶體的結(jié)晶 勻晶相圖勻晶相圖-發(fā)生勻晶反應(yīng)的合金的相圖發(fā)生勻晶反應(yīng)的合金的相圖 勻晶轉(zhuǎn)變勻晶轉(zhuǎn)變合金的結(jié)晶都是從液相結(jié)晶出單相的固溶合金的結(jié)晶都是從液相結(jié)晶出單相的固溶體，這種結(jié)晶過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。體，這

19、種結(jié)晶過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。 表達式：表達式：L L 一、概念及相圖分析一、概念及相圖分析 兩組元不但在液態(tài)無限互溶，而且在固態(tài)也無限互溶的兩組元不但在液態(tài)無限互溶，而且在固態(tài)也無限互溶的二元合金系所形成的相圖。二元合金系所形成的相圖。 具有典型勻晶相圖的合金系有：具有典型勻晶相圖的合金系有： Cu-Ni系、系、 Ag-Au系、系、Fe-Cr系、系、Cr-Mo系系等等2022-5-1817材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖銅銅- -鎳合金勻晶相圖鎳合金勻晶相圖CuNiNi%T，C20406080 1001000110012001

20、3001400150010831455L L L+ L+ 純銅純銅熔點熔點純鎳純鎳熔點熔點液相線液相線固相線固相線液相區(qū)液相區(qū)固相區(qū)固相區(qū)液固兩相區(qū)液固兩相區(qū)2022-5-1818材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖二、勻晶合金的結(jié)晶過程二、勻晶合金的結(jié)晶過程勻晶合金與純金屬不同，它沒有一勻晶合金與純金屬不同，它沒有一個恒定的熔點，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進行結(jié)晶。個恒定的熔點，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進行結(jié)晶。a ab bc cd dT CtL L L LL L勻晶轉(zhuǎn)變勻晶轉(zhuǎn)變 L L 冷卻曲線冷卻曲線CuNiNi%

21、T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+ L+ 2022-5-1819材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖CuNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+ L+ 1 12 2a ac cb ba a1 1b b1 1c c1 1T T1 1T T2 2杠桿定律杠桿定律：在兩相區(qū)在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)每一確定的內(nèi)，對應(yīng)每一確定的溫度溫度T T1 1，兩相質(zhì)量的，兩相質(zhì)量的比值是確定的

22、。比值是確定的。即：即： QL/Q =b1c1/a1b1杠桿定律推論杠桿定律推論： 在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)溫度溫度T T1 1時兩相在合金時兩相在合金b b中的相對質(zhì)量各為：中的相對質(zhì)量各為： QL/QH=b1c1/a1c1 Q /QH=a1b1/a1c1 =1- QL/QH0三、相對量的計算及杠桿定律的運用三、相對量的計算及杠桿定律的運用2022-5-1820材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖舉例：舉例：求求30%Ni30%Ni合金在合金在12801280 C C時時 相的相對量。相的相對量。CuNiNi%T,C

23、20406080100100011001200130014001500108314551455L L L L+ + a ac c30a a1 1b b1 1c c1 11280 1280 C C解：作成分線和解：作成分線和溫度線如圖。溫度線如圖。6618根據(jù)杠桿定律推論，根據(jù)杠桿定律推論， Q / QH = a1b1 /a1c1 =12/48=1/4 (25%)答：所求答：所求合金在合金在1280 時時 相的相的相對質(zhì)量為相對質(zhì)量為25%2022-5-1821材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖四、勻晶結(jié)晶特點四、勻晶結(jié)晶特點

24、v形核與長大形核與長大：與純金屬一樣：與純金屬一樣, , 固溶體從液相中結(jié)固溶體從液相中結(jié)晶出來的過程中，也包括有晶出來的過程中，也包括有形核形核與與長大長大兩個過程，兩個過程，但固溶體更趨于呈樹枝狀長大。但固溶體更趨于呈樹枝狀長大。v變溫結(jié)晶變溫結(jié)晶：固溶體結(jié)晶在一個溫度區(qū)間內(nèi)進行，即：固溶體結(jié)晶在一個溫度區(qū)間內(nèi)進行，即為一個為一個變溫變溫結(jié)晶過程。結(jié)晶過程。v兩相的成分確定兩相的成分確定：在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時兩相的：在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時兩相的成分是確定的。成分是確定的。 2022-5-1822材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及

25、合金的相圖v兩相的質(zhì)量比一定兩相的質(zhì)量比一定 在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的質(zhì)量比是一定的，如在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的質(zhì)量比是一定的，如在在T T1 1溫度時，兩相的質(zhì)量比可用下式表達：溫度時，兩相的質(zhì)量比可用下式表達： 或或 上式稱之為杠桿定律，它只適用于相圖中的兩相區(qū)，并上式稱之為杠桿定律，它只適用于相圖中的兩相區(qū)，并且只能在平衡狀態(tài)下使用。且只能在平衡狀態(tài)下使用。 杠桿端點杠桿端點：為給定溫度時兩相的成分點。：為給定溫度時兩相的成分點。 杠桿支點杠桿支點：為合金的成分點。：為合金的成分點。1111bacbQQL1111cbQbaQL2022-5-1823材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件

26、材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v容易產(chǎn)生枝晶偏析容易產(chǎn)生枝晶偏析-不平衡結(jié)晶過程不平衡結(jié)晶過程 由于固溶體結(jié)晶時成分是變化的，緩慢冷卻時原子的由于固溶體結(jié)晶時成分是變化的，緩慢冷卻時原子的擴散能充分進行，最終形成成分均勻的固溶體。擴散能充分進行，最終形成成分均勻的固溶體。 如果冷卻較快，原子擴散不能充分進行，則形成成分如果冷卻較快，原子擴散不能充分進行，則形成成分不均勻的固溶體。先結(jié)晶的樹枝晶晶枝含高熔點組元較多，不均勻的固溶體。先結(jié)晶的樹枝晶晶枝含高熔點組元較多，后結(jié)晶的樹枝晶晶枝含低熔點組元較多。結(jié)果造成在一個晶后結(jié)晶的樹枝晶晶枝含低熔點組元較

27、多。結(jié)果造成在一個晶粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均，這種現(xiàn)象稱為粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均，這種現(xiàn)象稱為枝晶偏析枝晶偏析。2022-5-1824材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖固溶體的不平衡結(jié)晶過程造成固溶體的不平衡結(jié)晶過程造成晶內(nèi)偏析晶內(nèi)偏析或或枝晶偏析枝晶偏析： 枝晶偏析對材料機械性能、抗腐蝕性能、工藝性能枝晶偏析對材料機械性能、抗腐蝕性能、工藝性能都不利。生產(chǎn)上為了消除其影響，常把合金加熱到高溫都不利。生產(chǎn)上為了消除其影響，常把合金加熱到高溫 ( (低低于固相線于固相線100100左右左右) )，進行長時間保溫，使原子充分擴散，進行

28、長時間保溫，使原子充分擴散，獲得成分均勻的固溶體，這種處理稱為獲得成分均勻的固溶體，這種處理稱為擴散退火擴散退火（均勻化退均勻化退火火）。）。CuNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+ L+ Cu-NiCu-Ni合金枝晶偏析示意圖合金枝晶偏析示意圖2022-5-1825材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件2 2.1.3.2 共共晶相圖及其結(jié)晶過程晶相圖及其結(jié)晶過程一、概念及相圖分析一、概念及相圖分析 v二元共晶相圖二元共晶相圖 兩組元在液態(tài)相互無限互溶，在固態(tài)相互兩組元在液態(tài)相互無限互溶，

29、在固態(tài)相互有限互溶，并通過共晶轉(zhuǎn)變形成共晶組織的二元合金系所形有限互溶，并通過共晶轉(zhuǎn)變形成共晶組織的二元合金系所形成的相圖。成的相圖。v共晶轉(zhuǎn)變（共晶轉(zhuǎn)變（Eutectic Reaction） 一定成分的液態(tài)合金，在一定成分的液態(tài)合金，在一定的溫度下，同時結(jié)晶出兩種成分一定的固相的轉(zhuǎn)變。一定的溫度下，同時結(jié)晶出兩種成分一定的固相的轉(zhuǎn)變。共晶體共晶體 共晶反應(yīng)形成的機械混合物。共晶反應(yīng)形成的機械混合物。共晶反應(yīng)式共晶反應(yīng)式 L + 金屬材料中金屬材料中Al-Si，Al-Sn，Pb-Bi，Pb-Sn，Ag-Cu等合等合金系以及金系以及Fe-C合金，陶瓷材料合金，陶瓷材料Mg-CaO系中都具有此類相

30、圖系中都具有此類相圖.第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1826材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件v相圖分析：相圖分析：以以Pb-Sn合金為例合金為例PbPbSnSnSn%Sn%T,T, C C鉛鉛- -錫二元合金共晶相圖錫二元合金共晶相圖液相線液相線L L固相線固相線 + + L L + + L L + + 固溶線固溶線 固溶線固溶線第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1827材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件共晶轉(zhuǎn)變分析共晶轉(zhuǎn)變分析PbPbSnSnT,T, C CL + L + L + 共晶反

31、應(yīng)線共晶反應(yīng)線表示從表示從c c點到點到e e點范點范圍的合金，在該溫圍的合金，在該溫度上都要發(fā)生不同度上都要發(fā)生不同程度上的共晶反應(yīng)。程度上的共晶反應(yīng)。c ce e共晶點共晶點表示表示d d點成分的合點成分的合金冷卻到此溫度發(fā)金冷卻到此溫度發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。生完全的共晶轉(zhuǎn)變。dL Ld d c c + + e e第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1828材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件Pb-SnPb-Sn合金相圖合金相圖第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1829材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒

32、體課件v共晶相圖分析總結(jié)（共晶相圖分析總結(jié)（Pb-SnPb-Sn合金相圖合金相圖 ）三個單相區(qū)：三個單相區(qū)：L、三個兩相區(qū)：三個兩相區(qū)：L+、L+、+adb液相線液相線acdeb固相線固相線cde L+的三相共存線，的三相共存線，共晶反應(yīng)線共晶反應(yīng)線d點點共晶點共晶點，表示此點成分，表示此點成分(共晶成分共晶成分)的合金冷卻到此點的合金冷卻到此點所對應(yīng)的溫度所對應(yīng)的溫度(共晶溫度共晶溫度)時，同時結(jié)晶出時，同時結(jié)晶出c點成分的點成分的相和相和e點成分的點成分的相。共晶反應(yīng)時，三相共存，各相成分確定，相。共晶反應(yīng)時，三相共存，各相成分確定，反應(yīng)在恒溫下平衡地進行。反應(yīng)在恒溫下平衡地進行。第第2

33、2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1830材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件cf線線Sn在在Pb中的溶解度曲線中的溶解度曲線(或或相的固溶線相的固溶線)。溫度降低，固溶體的溶解度下降。溫度降低，固溶體的溶解度下降。Sn含量大于含量大于f點的合金從高溫冷卻到室溫時，從點的合金從高溫冷卻到室溫時，從相中析出相中析出相相以降低以降低相中相中Sn含量，寫作含量，寫作II。這種二次結(jié)晶可。這種二次結(jié)晶可表達為：表達為： II。 eg線線Pb在在Sn中溶解度曲線中溶解度曲線(或或相的固溶線相的固溶線)。Sn含量小含量小g點的合金，冷卻過程中同樣發(fā)生二次點的合金，冷

34、卻過程中同樣發(fā)生二次結(jié)晶，析出二次結(jié)晶，析出二次以降低以降低相中相中Pb的含量，寫作的含量，寫作II 。這種二次結(jié)晶可表達為：。這種二次結(jié)晶可表達為： II。第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1831材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件v共晶反應(yīng)要點共晶反應(yīng)要點共晶轉(zhuǎn)變在恒溫下進行；共晶轉(zhuǎn)變在恒溫下進行；轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個不同的固相；轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個不同的固相；存在一個確定的共晶點，在該點凝固溫度最低；存在一個確定的共晶點，在該點凝固溫度最低；成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶

35、轉(zhuǎn)變。PbPbSnSnT,T, C CL + + L + + L + + 183c ce ed第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1832材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件二、結(jié)晶過程二、結(jié)晶過程v固溶體合金結(jié)晶過程（合金固溶體合金結(jié)晶過程（合金）v共晶合金結(jié)晶過程共晶合金結(jié)晶過程 （合金（合金）v亞共晶合金結(jié)晶過程（合金亞共晶合金結(jié)晶過程（合金）v過共晶合金結(jié)晶過程（合金過共晶合金結(jié)晶過程（合金）第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1833材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X1合金（固溶體合金）結(jié)

36、晶過程分析合金（固溶體合金）結(jié)晶過程分析c ce ef fg gX X1 1T,T, C Ct t L L L LL L+ + 冷卻曲線冷卻曲線 + + 1 12 23 34 4PbPbSnSnT,T, C CL + + L+ +L+ +183183e ed L L第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1834材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X1合金結(jié)晶特點：合金結(jié)晶特點：T,T, C Ct tL L L L L LL L+ + 冷卻曲線冷卻曲線 + + 沒有共晶反應(yīng)過程，而是經(jīng)沒有共晶反應(yīng)過程，而是經(jīng)過勻晶反應(yīng)形成單相過勻晶反應(yīng)形成單相 固相。

37、固相。要經(jīng)過要經(jīng)過脫溶反應(yīng)脫溶反應(yīng)，室溫，室溫組織組成物組織組成物為：為： + 什么叫什么叫組織組成物組織組成物？組織組成物組織組成物是由一定的相構(gòu)是由一定的相構(gòu)成的，具有一定形成機制、成的，具有一定形成機制、一定形態(tài)特征的組成部分。一定形態(tài)特征的組成部分。 第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1835材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件 室溫組織：室溫組織：+ II 室溫組成相：室溫組成相：相和相和相相 提問：如何計算組織組成物和組成相的相對含量提問：如何計算組織組成物和組成相的相對含量？有何注意事項？有何注意事項？ w()= x1g / fg1

38、00% w(II)= fx1/ fg100% or ：w(II)= 1 w() 組織組成物可以是單相，或是兩相混合物。組織組成物可以是單相，或是兩相混合物。 這里，室溫組織組成物這里，室溫組織組成物和和II皆為單相，所以它皆為單相，所以它的組織組成物質(zhì)量分數(shù)與組成相的質(zhì)量分數(shù)相等的組織組成物質(zhì)量分數(shù)與組成相的質(zhì)量分數(shù)相等.第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1836材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件 X2合金（共晶合金）結(jié)晶過程分析合金（共晶合金）結(jié)晶過程分析X X2 2T,T, C Ct tL L( + )L( + )L LL( + ) 共晶體

39、共晶體冷卻曲線冷卻曲線( + )PbPbSnSnT,T, C CL + + L + + L + + 183c ce edPbPbSnSnT,T, C CL + + L + + L + + 183c ce edPbPbSnSnT,T, C CL + + L + + L + + 183c ce edPbPbSnSnT,T, C CL + + L + + L + + 183c ce edPbPbSnSnT,T, C CL L + + L L + + L L + + 183c ce ed第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1837材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院

40、多媒體課件室溫組織室溫組織: 共晶體（共晶體（+ ） 注意注意：二次相，在實際組織中確實存在，但在顯微二次相，在實際組織中確實存在，但在顯微組織中幾乎分辨不出，因為它們混合于共晶組織中組織中幾乎分辨不出，因為它們混合于共晶組織中，故室溫組織可寫為，故室溫組織可寫為（+ ）。）。室溫組成相：室溫組成相：相和相和相相 w()= x2g/fg100% w()= fx2/fg100% o r ： w()= 1w()第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1838材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X3合金（亞共晶合金）結(jié)晶過程分析合金（亞共晶合金）結(jié)晶過程分析

41、X X3 3T, CtL LL+ ( + )+ + 1 12 2( + ) + PbPbSnSnT, CL + + L + + L + + 183183c ce edL+( + )+ 冷卻曲線冷卻曲線第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1839材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1840材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織：室溫組織：+ （） w()= 2c/cd100% w()= (cg /fg)(2d/cd)100% w()= (fc/fg)(2d/cd)

42、100%室溫組成相：室溫組成相：相和相和相相 w()=x3g/fg100% w()=fx3/fg100% or：w()= 1w() 所有亞共晶合金的結(jié)晶過程與合金所有亞共晶合金的結(jié)晶過程與合金相同相同, 僅組織組僅組織組成物和組成相的質(zhì)量分數(shù)不同，成分越靠近共晶點，合成物和組成相的質(zhì)量分數(shù)不同，成分越靠近共晶點，合金中共晶體的含量越多。金中共晶體的含量越多。第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1841材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X4合金（過共晶合金）結(jié)晶過程分析合金（過共晶合金）結(jié)晶過程分析X4T, CtLL+ ( + )+ + 12( +

43、 ) + PbSnT, CL + L + L + 183cedL+( + )+ 冷卻曲線冷卻曲線第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1842材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1843材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織：室溫組織：+（） w() = 2e/de100% w()=(fe/fg)(d2/de)100% w()=(eg/fg)(d2/de)100%室溫組成相：室溫組成相：相和相和相相 w()= x4g /fg100% w()= fx4 /fg100

44、% or：w()= 1-w() 所有過共晶合金的結(jié)晶過程與合金所有過共晶合金的結(jié)晶過程與合金IV相同相同, 僅組織組成物僅組織組成物和組成相的質(zhì)量分數(shù)不同，成分越靠近共晶點，合金中共晶體和組成相的質(zhì)量分數(shù)不同，成分越靠近共晶點，合金中共晶體的含量越多。的含量越多。第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2022-5-1844材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v亞共晶合金和過共晶合金的顯微組織圖亞共晶合金和過共晶合金的顯微組織圖亞共晶合金組織亞共晶合金組織過共晶合金組織過共晶合金組織練習練習：畫出過共晶合金（合金：畫出

45、過共晶合金（合金）的結(jié)晶過程示意圖，分析其）的結(jié)晶過程示意圖，分析其結(jié)晶過程；寫出室溫組成物和室溫組成相，分別計算他們的相結(jié)晶過程；寫出室溫組成物和室溫組成相，分別計算他們的相對含量。對含量。2022-5-1845材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1.3.3 包晶相圖及其結(jié)晶過程包晶相圖及其結(jié)晶過程v包晶相圖包晶相圖：發(fā)生包晶反應(yīng)的合金的相圖。：發(fā)生包晶反應(yīng)的合金的相圖。v包晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變：一定成分的液相與一定成分的固相在一：一定成分的液相與一定成分的固相在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)，形成一種新固相的過程。定溫度下發(fā)生反應(yīng)，形成

46、一種新固相的過程。 表達式：表達式： L 一、概念及相圖分析一、概念及相圖分析 兩組元液態(tài)完全互溶，固態(tài)形成有限互溶，并具兩組元液態(tài)完全互溶，固態(tài)形成有限互溶，并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖。有包晶轉(zhuǎn)變的相圖。 金屬材料中金屬材料中Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合金具有包晶合金具有包晶相圖。相圖。 恒溫恒溫2022-5-1846材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖包晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變： Ld + c ePtAgAg%T, C鉑鉑- -銀合金包晶相圖銀合金包晶相圖L + L + L+cedfgT, CtLL + L + + 2022-5-

47、1847材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1.3.3 包晶相圖及其結(jié)晶過程包晶相圖及其結(jié)晶過程 PtAg PtAg合金相圖合金相圖2022-5-1848材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v包晶相圖分析小結(jié)（包晶相圖分析小結(jié)（Pt-Ag合金相圖）合金相圖）三個單相區(qū)：三個單相區(qū)：L、三個雙相區(qū)：三個雙相區(qū)：L+、L+、+e點包晶點，表示此點成分點包晶點，表示此點成分(包晶成分包晶成分)的合金冷的合金冷卻到此點所對應(yīng)的溫度卻到此點所對應(yīng)的溫度(包晶溫度包晶

48、溫度)時，發(fā)生包晶反時，發(fā)生包晶反應(yīng)應(yīng) 。adb液相線液相線aceb固相線固相線cedL、三相共存，包晶反應(yīng)線三相共存，包晶反應(yīng)線2022-5-1849材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖vcf線線Ag在在Pt中的溶解度線中的溶解度線(或或相的固溶線相的固溶線)。溫度。溫度降低，降低，固溶體的溶解度下降。固溶體的溶解度下降。Ag含量大于含量大于f點的合點的合金從高溫冷卻到室溫時，從金從高溫冷卻到室溫時，從相中析出富銀的相中析出富銀的II相以相以降低降低相中相中 Ag 含量：含量： II。veg線線Pt在在Ag中溶解度線中溶解度

49、線(或或相的固溶線相的固溶線)。Ag含含量小量小g點的合金，冷卻過程中同樣發(fā)生二次結(jié)晶，析點的合金，冷卻過程中同樣發(fā)生二次結(jié)晶，析出富出富Pt的的 II相：相： II。2022-5-1850材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖二、結(jié)晶過程（以合金二、結(jié)晶過程（以合金為例）為例）2022-5-1851材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v室溫組織室溫組織 v室溫組成相室溫組成相：相和相和相相 w()= x1g/fg100% w()= fx1/fg100% or

50、：w()= 1 w() 室溫組織組成物都為單相，故它們的相對質(zhì)量室溫組織組成物都為單相，故它們的相對質(zhì)量與組成相的相對質(zhì)量相同。與組成相的相對質(zhì)量相同。2022-5-1852材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖練習練習：分析：分析、合金的結(jié)晶過程合金的結(jié)晶過程2022-5-1853材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖三、包晶偏析三、包晶偏析 包晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物包晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物相包圍著初生相相包圍著初生相，使液相與，使液相與相隔開，液相和相隔開，液相和相中原子之間的相

51、互擴散必須通過相中原子之間的相互擴散必須通過相，這就導(dǎo)致了包晶轉(zhuǎn)變的速度往往是極緩慢的。相，這就導(dǎo)致了包晶轉(zhuǎn)變的速度往往是極緩慢的。 實際生產(chǎn)中的冷速較快，包晶反應(yīng)所依賴的固實際生產(chǎn)中的冷速較快，包晶反應(yīng)所依賴的固體中的原子擴散往往不能充分進行，導(dǎo)致生成的體中的原子擴散往往不能充分進行，導(dǎo)致生成的固固溶體中發(fā)生較大的偏析，稱之為溶體中發(fā)生較大的偏析，稱之為包晶偏析包晶偏析，通過，通過擴散擴散退火退火消除。消除。2022-5-1854材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.1.3.4 其它類型的二元合金相圖其它類型的二元合金相圖

52、一、共析相圖一、共析相圖 共析相圖共析相圖：兩組元在液態(tài)相互無限互溶，在固態(tài)相互有：兩組元在液態(tài)相互無限互溶，在固態(tài)相互有限溶解，并發(fā)生限溶解，并發(fā)生共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變的二元合金系所形成的相圖。的二元合金系所形成的相圖。 共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變：一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外：一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外兩個一定成分的固相（共析體）的轉(zhuǎn)變過程。兩個一定成分的固相（共析體）的轉(zhuǎn)變過程。表達式：表達式： 三相共存，各相成分確定，溫度恒定。三相共存，各相成分確定，溫度恒定。 共析轉(zhuǎn)變在共析轉(zhuǎn)變在Fe-Fe3C相圖中非常重要，其詳細應(yīng)用見第四相圖中非常重要，其詳細應(yīng)用見第四章。章。恒溫恒溫2

53、022-5-1855材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖A AB B共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變： ( + ) 共析體共析體T,T, C C + + + + + + c ce ed dL + + L L2022-5-1856材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖 共析相圖中各種共析相圖中各種成分合金的結(jié)晶過程成分合金的結(jié)晶過程的分析與共晶相圖相的分析與共晶相圖相似，但因共析反應(yīng)是似，但因共析反應(yīng)是在固態(tài)下進行的，所在固態(tài)下進行的，所以共析產(chǎn)物比共晶產(chǎn)以共析產(chǎn)物比共晶產(chǎn)物要細

54、密得多。物要細密得多。 為什么？為什么？ 2022-5-1857材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖二、具有化合物的二元相圖二、具有化合物的二元相圖 在某些二元系中，可形成一個或幾個化合物，由于它們在某些二元系中，可形成一個或幾個化合物，由于它們位于相圖中間，故又稱位于相圖中間，故又稱中間相中間相；中間的兩邊一般為金屬，又；中間的兩邊一般為金屬，又稱為稱為金屬間化合物金屬間化合物。根據(jù)化合物的穩(wěn)定性可分為。根據(jù)化合物的穩(wěn)定性可分為穩(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物和和不穩(wěn)定化合物不穩(wěn)定化合物。v穩(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物：有確定的：有確定的熔點熔

55、點，可熔化成與固態(tài)相同成分液體，可熔化成與固態(tài)相同成分液體的那類化合物。的那類化合物。 在分析含有穩(wěn)定化合物的相圖時，可把穩(wěn)定化合物看成在分析含有穩(wěn)定化合物的相圖時，可把穩(wěn)定化合物看成為一個為一個獨立的組元獨立的組元，并將整個相圖分割成幾個簡單相圖。如，并將整個相圖分割成幾個簡單相圖。如下面的下面的Mg-SiMg-Si相圖可分為相圖可分為Mg-MgMg-Mg2 2SiSi和和MgMg2 2Si-SiSi-Si兩個相圖來進行兩個相圖來進行分析。分析。2022-5-1858材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖Mg-SiMg-Si合

56、金相圖合金相圖2022-5-1859材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖三、復(fù)雜二元相圖的分析方法三、復(fù)雜二元相圖的分析方法 v先看相圖中是否存在穩(wěn)定化合物，如有，則以這些化合物為先看相圖中是否存在穩(wěn)定化合物，如有，則以這些化合物為界，把相圖分成幾個區(qū)域進行分析。界，把相圖分成幾個區(qū)域進行分析。v根據(jù)相區(qū)根據(jù)相區(qū)接觸法則接觸法則，兩個單相區(qū)夾一個雙相區(qū)，區(qū)別和標定，兩個單相區(qū)夾一個雙相區(qū)，區(qū)別和標定各相區(qū)。各相區(qū)。v找出三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變的類型。找出三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變的類型。v應(yīng)用相圖，分析具體合金

57、隨溫度改變而發(fā)生的相轉(zhuǎn)變和組織應(yīng)用相圖，分析具體合金隨溫度改變而發(fā)生的相轉(zhuǎn)變和組織變化規(guī)律：在單相區(qū)，該相的成分與原合金相同；在兩相區(qū)變化規(guī)律：在單相區(qū)，該相的成分與原合金相同；在兩相區(qū)，不同溫度下兩相成分分別沿其相界線而變，根據(jù)杠桿法則，不同溫度下兩相成分分別沿其相界線而變，根據(jù)杠桿法則可求出兩相的相對量；可求出兩相的相對量；2022-5-1860材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖v三相共存時，三個相的成分是固定的，可用杠桿法三相共存時，三個相的成分是固定的，可用杠桿法則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、后組成相的相對量。則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、

58、后組成相的相對量。 v在應(yīng)用相圖分析實際情況時，切記相圖只給出體系在應(yīng)用相圖分析實際情況時，切記相圖只給出體系在平衡條件下存在的相和相對量，并不能表示出相在平衡條件下存在的相和相對量，并不能表示出相的形狀、大小和分布；相圖只表示平衡狀態(tài)的情況的形狀、大小和分布；相圖只表示平衡狀態(tài)的情況，而實際生產(chǎn)條件下合金很少能達到平衡狀態(tài)，因，而實際生產(chǎn)條件下合金很少能達到平衡狀態(tài)，因此要特別重視合金在非平衡條件下可能出現(xiàn)的相和此要特別重視合金在非平衡條件下可能出現(xiàn)的相和組織。組織。2022-5-1861材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第第2 2章章 金屬及合金的相圖金屬及合金的相圖2.2 合金的性能與合金相圖的關(guān)系合金的性能與合金相圖的關(guān)