匀晶、共晶、包晶优秀课件

工程材料及其改性 主讲教师 曲海霞手机Q 1138685090办公室 B103 1 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 2 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 3 简化的Fe Fe3C相图 A C D E F G S P Q 1148 727 L A L A L Fe3C 6 69 C A Fe3C Ld Ld Fe3C A Ld Fe3C F A F A Fe3C F Fe3C P P F P Fe3C Ld Ld Fe3C P Ld Fe3C K 共晶相图 共析相图 匀晶相图 P Fe3C 912 4 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 5 3 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 6 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 7 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 8 9 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 固相线下方为固相区 用 表示A点为铜的熔点B点为镍的熔点 10 铜 镍合金匀晶相图 1083 1455 L 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 11 2 匀晶合金的结晶过程分析 a b c d T C t L L L 匀晶转变L 冷却曲线 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 12 注 在结晶过程中 合金处于L 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 13 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 14 Pb Sn Sn 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 15 共晶转变分析 Pb Sn T C L 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 c e 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 d Ld c e f g 16 1 相图分析 1 共晶点d点 相 相 2 共晶线cde线 Ld c e 3 固溶体脱溶线 固溶体或 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 固溶体脱溶的变化规律 eg线表达了 固溶体的变化规律 cf eg线称为固溶体脱溶线 恒温 17 f g 固溶体脱溶产物是 相 称为二次 相 1 固溶体脱溶产物是 相 称为二次 相 1 18 共晶反应要点 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 f g 19 X1合金结晶过程分析 c e f g X1 T C t L L L L 冷却曲线 1 2 3 4 20 X1合金结晶特点 T C t L L L L 冷却曲线 1 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 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 21 X2合金结晶过程分析 共晶合金 X2 T C t L L L L 共晶体 冷却曲线 22 X3合金结晶过程分析 亚共晶合金 X3 T C t L L 1 2 23 标注了组织组成物的相图 24 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 25 包晶转变 Ld c e Pt Ag Ag T C 铂 银合金包晶相图 L L L c e d f g T C t L L L 26 4 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 27 共析相图 共析转变 共析体 A B T C c e d L L 28 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 29 1 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 30 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程度 31 2 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 32 本章作业 1晶体与非晶体的主要区别是什么 2 实际金属晶体缺陷有哪些 对材料力学性能有哪些影响 3