合金的結(jié)晶與相圖

合金的結(jié)晶與相圖第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶晶體的概念：有規(guī)律、周期性排列晶格、晶胞、晶格常數(shù)立方晶系a=b=cα=β=γ=90°第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日常見的金屬晶格

1.體心立方α-鐵、鉻、鉬、鎢、釩第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日2.面心立方γ-鐵、銅、鋁、鎳等第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日3.密排六方鈹、鎂、鋅、鎘等第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日單晶體的各向異性概念：晶體沿不同方向有性能差異。結(jié)論：單晶體必有各向異性。第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日實際金屬結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)特點：是晶體是多晶體晶體內(nèi)部有缺陷第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬晶格內(nèi)部的缺陷

1.點缺陷點缺陷的存在使金屬能夠比較容易的發(fā)生擴散現(xiàn)象第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日2.線缺陷-位錯位錯的存在使金屬能夠比較容易發(fā)生塑性變形。第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日3.面缺陷面缺陷的存在使金屬的強度提高第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬的結(jié)晶一.結(jié)晶的概念二.理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度：過冷度ΔT三.金屬結(jié)晶的必要條件：一定的過冷度第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬的結(jié)晶過程溫度越高,原子運動速度越快第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬的結(jié)晶結(jié)論:金屬的結(jié)晶過程→形核與長大過程金屬液形成晶核晶核長大形成晶體第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日等軸晶與枝晶枝晶形成的原因：優(yōu)先長大方向金屬不純凈；散熱不均勻。第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日冷卻速度對金屬晶粒度的影響冷速大冷速小第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日孕育處理加入人工晶核晶粒細化第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日結(jié)論冷卻速度：冷卻速度↑→過冷度↑→形核率↑→晶粒度↓。變質(zhì)處理：人工晶核→晶粒度↓第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬的同素異構(gòu)性金屬在一定溫度下只能有一種晶體結(jié)構(gòu)，但有些金屬在不同溫度下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。鐵的同素異構(gòu)體：第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程形核與長大的過程γ-鐵α-鐵晶核α鐵第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日金屬鑄錠的組織特點鋼錠的組織特點表層細晶粒層中間柱狀晶粒層心部粗大等軸晶粒層鑄錠的組織對其性能的影響鑄錠內(nèi)部的缺陷縮孔與縮松偏析第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日二元合金基本概念：合金：以金屬為基，添加其它有益元素組元：組成元素相：成分相同、結(jié)構(gòu)相同、與其它相有相界。第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日合金的相結(jié)構(gòu)固溶體：不改變基體金屬(溶劑)的晶格類型合金原子（溶質(zhì)）彌散分布有一定溶解度?；衔铮盒纬尚碌木Ц裨优浔裙潭ā５诙摚参迨彭?，編輯于2023年，星期日固溶體的分類按溶質(zhì)原子在基體金屬晶格所占據(jù)位置的不同分：置換固溶體間隙固溶體按溶解度分：有限固溶體無限固溶體第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日置換固溶體置換固溶體有可能形成無限固溶體第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日影響置換固溶體溶解度的因素晶格類型原子直徑的相對大??；電負性的差別；電子濃度。第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日間隙固溶體由H、O、C、N、B溶入過渡族金屬而形成；溶解度很??；強化效果優(yōu)于置換固溶體。第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日化合物正常價化合物電子化合物間隙化合物間隙相WC、VC、TiC等，具有高熔點、高硬度、高穩(wěn)定性。具有復雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物Fe3C、Cr23C6第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日相圖的概念組元：組成元素合金系：組元相同,濃度不同相平衡:相對量不變,相對濃度不變相圖:合金系的相隨溫度而變化情況的圖第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日二元合金相圖的建立熱分析法建立相圖的步驟：（1）配比合金；（2）測定冷卻曲線；（3）確定臨界點；（4）繪制相圖。第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日Cu-Ni合金相圖概念：固相線液相線第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日勻晶相圖含Ni為30%的合金的結(jié)晶過程分析：第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日杠桿定律假定：成分為C的合金其重量為W,當冷卻至T溫度時，其固相和液相的成分分別為Cα和CL，現(xiàn)求Wα和WL:方程建立：

總重量不變：

W=Wα+WL………...(1)

溶質(zhì)總量不變：

Wα×Cα+WL×CL=W×C…(2)第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日推導過程將（1）代入（2）

Wα×Cα+WL×CL=（Wα+WL）×C方程變形公式一：Wα（Cα-C)=WL(C-CL)公式二：

Wα/WL=(C-CL)/（Cα-C)公式三：α%=Wα/W=(C-CL)/(Cα-CL)

L%=WL/W=(Cα-C)/(Cα-CL)第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日晶內(nèi)偏析因結(jié)晶冷卻速度太快而造成的晶體內(nèi)部成分的不均勻現(xiàn)象。用擴散退火來消除。第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日共晶相圖共晶轉(zhuǎn)變：

L→α+β共晶點共晶線亞共晶合金、共晶合金、過共晶合金第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日Pb-Sn合金的結(jié)晶過程分析0<Sn%≤18%的Pb-Sn合金：室溫組織α+βⅡ第三十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日共晶合金的結(jié)晶過程分析Sn%=62%的Pb-Sn合金：室溫組織：第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日亞共晶合金的結(jié)晶過程分析18<Sn%<62的Pb-Sn合金：室溫組織：α＋βⅡ＋（α＋β）共第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日室溫平衡組織的計算計算含Sn為40%的Pb-Sn合金的室溫平衡組織構(gòu)成。計算過程：1.分析結(jié)晶過程，得到室溫組織構(gòu)成：α＋βⅡ＋（α＋β）共2.選適當?shù)碾p相區(qū)和溫度應(yīng)用杠桿定律：L+α共晶溫度第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日計算過程共晶溫度下：相組成：L+α成分：L為62%α為18%假設(shè)：α的重量百分比為x%,則L相的重量百分比為(1-x)%溶質(zhì)總量不變：18x+62(1-x)=40X=50%

第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日比重偏析產(chǎn)生原因：因組元比重相差較大造成初晶相與液相的比重相差較大。危害材料組織和性能不均勻消除措施澆注時加快冷速和進行攪拌。不能用熱處理來消除。第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：

α+L→β含Ag為40%的合金結(jié)晶過程分析：第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日相圖特例特例1：其中一組元完全不溶于另一組元。特例2：兩組元形成中間化合物第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日二元相圖的基本規(guī)律規(guī)律一：相鄰相區(qū)相數(shù)相差為一；規(guī)律二：三相共寸區(qū)為一水平線；規(guī)律三：穩(wěn)定化合物區(qū)為一豎線；三相反應(yīng)規(guī)律：第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日相圖的用途鑄造生產(chǎn)成分控制→組織控制→性能控制。熱處理工藝工藝指定組織控制焊接工藝第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日第五章鐵碳合金相圖鐵碳合金的相結(jié)構(gòu)與性能第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日鐵碳合金相圖相圖特點：３個三相轉(zhuǎn)變線；５個單相區(qū)；７個兩相區(qū)；３條溶解度曲線。第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日Fe-C合金示意圖畫出基本形狀；記住關(guān)鍵點的成分；會分析典型合金的結(jié)晶過程會計算平衡組織的構(gòu)成。第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日工業(yè)純鐵含碳量：C%<0.02%結(jié)晶過程分析：γ→α＋γ→α→α＋Fe3C室溫平衡組織：α＋Fe3C第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日共析鋼含碳量：C%=0.77%結(jié)晶過程分析：L→L+γ→γ→(α＋Fe3C)室溫平衡組織：P第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日亞共析鋼含碳量：0.02%<C%<0.77%結(jié)晶過程分析：γ→γ+α→α＋P室溫平衡組織：α+P第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日過共析鋼含碳量：0.77%<C%<2.11%結(jié)晶過程分析：L→L+γ→γ→γ+Fe3C→P＋Fe3C室溫平衡組織：α+P第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日共晶白口鑄鐵含碳量：C%＝4.3%結(jié)晶過程分析：L→L+Ld’→Ld’→Ld室溫平衡組織：Ld第五十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日亞共晶白口鑄鐵含碳量：2.11%<C%<4.3%結(jié)晶過程分析：L→L+A→A+Ld’→P+Ld室溫平衡組織：P+

Ld第五十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日過共晶白口鑄鐵含碳量：4.3%<

C%<6.69%結(jié)晶過程分析：L→L+Fe3C→Fe3C+Ld’→Fe3C+Ld室溫平衡組織：Fe3C+

Ld第五十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日鐵碳合金的分類及其組織工業(yè)純鐵：含碳量：<0.02%組織：α鋼：含碳量：0.02～2.11%組織（F或K)+P白口鑄鐵：含碳量：2.11～6.69%組織(P或K)+Ld第五十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日鐵碳合金的成分與性能的關(guān)系對碳鋼來說，含碳量越高，其強度和硬度越高，但其塑性和韌性越差過共析鋼由于網(wǎng)狀碳化物的析出造成其強度的下降。第五十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期日碳鋼常存雜質(zhì)對碳鋼性能的影響：錳：含量少時影響不大硅：含量少時影響不大