金属与合金的结晶

1、工程材料1第3章 金属与合金的结晶工程材料2第3章 金属与合金的结晶工程材料3第3章 金属与合金的结晶工程材料4第3章 金属与合金的结晶工程材料5第3章 金属与合金的结晶工程材料6第3章 金属与合金的结晶晶体液体液体结晶结晶结晶： 液体液体 - - 晶体晶体凝固： 液体液体 - - 固体（晶体固体（晶体 或或 非晶体）非晶体）工程材料7第3章 金属与合金的结晶图31 液体和固体的自由能随温度的变化工程材料8第3章 金属与合金的结晶工程材料9第3章 金属与合金的结晶tTT0Tn理论结晶温度开始结晶温度 TT= T0 - Tn纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度（克服界面能）工程材料10第3章

2、金属与合金的结晶工程材料11第3章 金属与合金的结晶工程材料12第3章 金属与合金的结晶图33冷却曲线的测定工程材料13第3章 金属与合金的结晶图34 冷却曲线工程材料14第3章 金属与合金的结晶图35 结晶过程工程材料15第3章 金属与合金的结晶 工程材料16第3章 金属与合金的结晶工程材料17第3章 金属与合金的结晶工程材料18第3章 金属与合金的结晶工程材料19第3章 金属与合金的结晶液态金属液态金属形核形核晶核长大晶核长大完全结晶完全结晶形核形核和和晶核长大晶核长大的过程的过程工程材料20第3章 金属与合金的结晶工程材料21第3章 金属与合金的结晶图37 形核和核长大方式工程材料22第

3、3章 金属与合金的结晶晶粒缩小和长大工程材料23第3章 金属与合金的结晶工程材料24第3章 金属与合金的结晶4 金属的结晶工程材料25第3章 金属与合金的结晶工程材料26第3章 金属与合金的结晶工程材料27第3章 金属与合金的结晶工程材料28第3章 金属与合金的结晶图39 影响晶粒形核率和长大速度的因素工程材料29第3章 金属与合金的结晶工程材料30第3章 金属与合金的结晶TFe，bcc-Fe，bcc-Fe，fccCooling curve770铁磁性工程材料31第3章 金属与合金的结晶晶粒度晶粒度 表示晶粒大小，分表示晶粒大小，分8 8级级（p111)p111)。细

4、晶强化细晶强化 晶粒细化使金属机械性能提高的现象晶粒细化使金属机械性能提高的现象工程材料32第3章 金属与合金的结晶比较：比较： 细晶强化细晶强化-强度、硬度、塑性、韧性强度、硬度、塑性、韧性 固溶强化固溶强化-强度、硬度强度、硬度，塑性、韧性，塑性、韧性工程材料33第3章 金属与合金的结晶1.1.提高过冷度提高过冷度2.2.变质处理变质处理3.3.振动结晶振动结晶工程材料34第3章 金属与合金的结晶形核率形核率N 、长大速度、长大速度G 与与 过冷度过冷度T 的关系的关系TG，NGN工程材料35第3章 金属与合金的结晶在液体金属中加入在液体金属中加入变质剂变质剂( (孕育剂孕育剂) )，以细

5、化晶粒和改善组织，以细化晶粒和改善组织的工艺措施。的工艺措施。变质剂的作用变质剂的作用：作为非自发形核的核心，或阻碍晶粒长大。：作为非自发形核的核心，或阻碍晶粒长大。（3 3）振动结晶）振动结晶振动的作用振动的作用：使树枝晶破碎，晶核数增加，晶粒细化。：使树枝晶破碎，晶核数增加，晶粒细化。机械振动、超声振动，或电磁搅拌等。机械振动、超声振动，或电磁搅拌等。工程材料36第3章 金属与合金的结晶工程材料37第3章 金属与合金的结晶工程材料38第3章 金属与合金的结晶工程材料39第3章 金属与合金的结晶工程材料40第3章 金属与合金的结晶工程材料41第3章 金属与合金的结晶工程材料42第3章 金属与

6、合金的结晶工程材料43第3章 金属与合金的结晶相图相图（平衡图、状态图）（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。平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。 CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 工程材料44第3章 金属与合金的结晶CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 纯铜纯铜熔点熔点纯镍纯镍熔点熔点液相线液相线固相线固相线液相区液相区固相区固相区液固两相区液固两相区工程材料45第3章 金属与合金的结晶ab

7、cdT,CtL L L匀晶转变 L 冷却曲线CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，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。而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。工程材料46第3章 金属与合金的结晶CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ 12acba1b1c1T1T21. 1. 在两相区内，对在两相区内，对应每一确定的温度，应每一确定的温度，两相的成分是确定的

8、。两相的成分是确定的。2. 2. 随着温度的降低，随着温度的降低，两相的成分分别沿液两相的成分分别沿液相线和固相线变化。相线和固相线变化。杠杆定律杠杆定律：在两相区内，对应每一确定的温度T1，两相质量的比值是确定的。即QL/Q=b1c1/a1b1杠杆定律推论：杠杆定律推论：在两在两相区内，对应温度相区内，对应温度T1T1时两相在合金时两相在合金b b中的相中的相对质量各为对质量各为Q QL L/Q/QH H=b=b1 1c c1 1/a/a1 1c c1 1Q Q /Q/QH H=a=a1 1b b1 1/a/a1 1c c1 1=1- =1- Q QL L/Q/QH H工程材料47第3章 金

9、属与合金的结晶工程材料48第3章 金属与合金的结晶工程材料49第3章 金属与合金的结晶工程材料50第3章 金属与合金的结晶工程材料51第3章 金属与合金的结晶工程材料52第3章 金属与合金的结晶工程材料53第3章 金属与合金的结晶PbSnSn%T, C铅-锡合金共晶相图液相线液相线L固相线固相线 + L + L + 固溶线固溶线 固溶线固溶线工程材料54第3章 金属与合金的结晶PbSnT, CL + L + L + 共晶反应线共晶反应线表示从表示从c点到点到e点点范围的合金，在范围的合金，在该温度上都要发该温度上都要发生不同程度上的生不同程度上的共晶反应。共晶反应。ce共晶点共晶点表示表示d点

10、成分的合点成分的合金冷却到此温度金冷却到此温度上发生完全的共上发生完全的共晶转变。晶转变。dLd c + e工程材料55第3章 金属与合金的结晶PbSnT, CL + L + L + 183ced 共晶转变在恒温下进行。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。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。在该点凝固温度最低。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。工程材料56第3章 金属与合金的结晶cefgX1T, CtL L LL+ 冷却曲线冷却曲线 + 12

11、34PbSnT, CL + L + L + 183ced工程材料57第3章 金属与合金的结晶T, CtL L LL+ 冷却曲线冷却曲线 + 1.没有共晶反应过程，没有共晶反应过程，而是经过匀晶反应形成而是经过匀晶反应形成单相单相 固相。固相。2.要经过脱溶反应，要经过脱溶反应，室温室温 组织组成物组织组成物为为 + 组织组成物组织组成物组织中，由一定的相构成的，具有一定形态特征的组成部分。工程材料58第3章 金属与合金的结晶X2T, CtL( + )L( + )LL( + ) 共晶体共晶体冷却曲线冷却曲线( + )PbSnT, CL + L + L + 183ced工程材料59第3章 金属与合

12、金的结晶X3T, CtLL+ ( + )+ + 12( + )+ PbSnT, CL + L + L + 183cedL+( + )+ 工程材料60第3章 金属与合金的结晶工程材料61第3章 金属与合金的结晶工程材料62第3章 金属与合金的结晶工程材料63第3章 金属与合金的结晶工程材料64第3章 金属与合金的结晶2点温度(结束时)点以下LL12之间L接近2点+11工程材料65第3章 金属与合金的结晶点以上 1-2之间2-3之间3以下LL工程材料66第3章 金属与合金的结晶工程材料67第3章 金属与合金的结晶工程材料68第3章 金属与合金的结晶包晶转变包晶转变： Ld + c ePtAgAg%

13、T, C铂-银合金包晶相图L + L + L + cedfgT, CtLL + L + + 工程材料69第3章 金属与合金的结晶工程材料70第3章 金属与合金的结晶工程材料71第3章 金属与合金的结晶工程材料72第3章 金属与合金的结晶工程材料73第3章 金属与合金的结晶工程材料74第3章 金属与合金的结晶工程材料75第3章 金属与合金的结晶工程材料第3章 金属与合金的结晶76共析转变共析转变： ( + ) 共析体共析体ABT, C + + + cedL + L工程材料77第3章 金属与合金的结晶工程材料78第3章 金属与合金的结晶工程材料79第3章 金属与合金的结晶工程材料80第3章 金属与

14、合金的结晶工程材料81第3章 金属与合金的结晶工程材料82第3章 金属与合金的结晶工程材料83第3章 金属与合金的结晶工程材料84第3章 金属与合金的结晶工程材料85第3章 金属与合金的结晶工程材料86第3章 金属与合金的结晶工程材料87第3章 金属与合金的结晶工程材料88第3章 金属与合金的结晶工程材料89第3章 金属与合金的结晶工程材料90第3章 金属与合金的结晶工程材料91第3章 金属与合金的结晶合金的流动性、缩孔性质与相图之间的关系合金的流动性、缩孔性质与相图之间的关系工程材料92第3章 金属与合金的结晶工程材料93第3章 金属与合金的结晶 工程材料94第3章 金属与合金的结晶工程材料95第3章 金属与合金的结晶金属的同素异晶转变：金属的同素异晶转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格变为另一种晶格的现