三二元相图和合金凝固学习教案

1、三二元相图三二元相图(xin t)和合金凝固和合金凝固第一页，共79页。2第1页/共79页第二页，共79页。3+L第2页/共79页第三页，共79页。4第3页/共79页第四页，共79页。5第4页/共79页第五页，共79页。6tLwAowAawAb图图3.3 3.3 杠杆杠杆(gnggn)(gnggn)定理的说明定理的说明tLwwwLwwtLwAowAawAbLwaowbo第5页/共79页第六页，共79页。7LwaowbotwaowabLtwbowab以合金成分以合金成分(chng fn)o(chng fn)o为支点为支点以以L L相成分相成分(chng fn)a(chng fn)a为支点为支点以

2、以相成分相成分(chng fn)b(chng fn)b为支点为支点aobwLwaobLwaobwtwtw在二元系合金中，杠杆定律只适用于两相平衡区在二元系合金中，杠杆定律只适用于两相平衡区第6页/共79页第七页，共79页。8第7页/共79页第八页，共79页。9第8页/共79页第九页，共79页。10Cu-0.3Ni合金合金(hjn)的冷却曲线的冷却曲线第9页/共79页第十页，共79页。11图图3.6 固溶体合金平衡结晶固溶体合金平衡结晶(jijng)时组织变化示意图时组织变化示意图第10页/共79页第十一页，共79页。120k0/Lkcc0k0k0k0k0k0k第11页/共79页第十二页，共79

3、页。13Cu-0.3Ni合金合金(hjn)的冷却曲线的冷却曲线第12页/共79页第十三页，共79页。14C0温温度度L L+ C1C2k0C1k0C2T1T2浓度梯度浓度梯度图图3.8 固溶体合金固溶体合金(hjn)的平衡结晶的平衡结晶溶质溶质(rngzh)浓度浓度第13页/共79页第十四页，共79页。1510 1Ck CLC0温温度度L L+ C1C2k0C1k0C2T1T2Lk0C1C0C1溶质浓度溶质浓度Lk0C1C0溶质浓度溶质浓度Lk0C1C1溶质浓度溶质浓度C0Lk0C1C1溶质浓度溶质浓度（a）（b）（c）（d）10 1Ck CL第14页/共79页第十五页，共79页。16120

4、102CCk Ck CLLLk0C2C2溶质浓度溶质浓度cLk0C2C1溶质浓度溶质浓度C2k0C1Lk0C2溶质浓度溶质浓度C2bC0温温度度L L+ C1C2k0C1k0C2T1T2aT3202Ck CL第15页/共79页第十六页，共79页。17第16页/共79页第十七页，共79页。181L图图3.11 匀晶系合金匀晶系合金(hjn)的不平衡结晶的不平衡结晶11L2L3L1L2L3L4L231234第17页/共79页第十八页，共79页。19图图3.12 固溶体在不平衡固溶体在不平衡(pnghng)结晶时的组织变化示意图结晶时的组织变化示意图第18页/共79页第十九页，共79页。200100

5、000(1)CCCk CCk第19页/共79页第二十页，共79页。21图图3.15 3.15 区域偏析的形成区域偏析的形成(xngchng)(xngchng)过程过程第20页/共79页第二十一页，共79页。22第21页/共79页第二十二页，共79页。23第22页/共79页第二十三页，共79页。24熔化区熔化区，效果，效果(xiogu)(xiogu)k0k0，效果，效果(xiogu)(xiogu)搅拌搅拌，效果，效果(xiogu)(xiogu)第23页/共79页第二十四页，共79页。25第24页/共79页第二十五页，共79页。260001kkDmCRG 0001kkDmCRG 0001kkDmC

6、RG 第25页/共79页第二十六页，共79页。27第26页/共79页第二十七页，共79页。28第27页/共79页第二十八页，共79页。29L第28页/共79页第二十九页，共79页。30第29页/共79页第三十页，共79页。31第30页/共79页第三十一页，共79页。32I II I4100%4100%IIGwFGFwFGI I第31页/共79页第三十二页，共79页。33第32页/共79页第三十三页，共79页。34I I第33页/共79页第三十四页，共79页。35第34页/共79页第三十五页，共79页。36EMNLTEMN100%97.561.9100%97.5 1945.4%100%61.9

7、19100%97.5 1954.6%MNENwMNMEwMNI II I第35页/共79页第三十六页，共79页。37第36页/共79页第三十七页，共79页。38第37页/共79页第三十八页，共79页。39第38页/共79页第三十九页，共79页。40第39页/共79页第四十页，共79页。41影响共晶组织形态的因素：两个组成影响共晶组织形态的因素：两个组成(z chn(z chn) )相的本质是其形态的决相的本质是其形态的决定性因素。定性因素。金属金属- -金属型：大多为层片状或棒状金属型：大多为层片状或棒状金属金属- -非金属型：表现为针片状或骨骼非金属型：表现为针片状或骨骼状等。状等。第40页

8、/共79页第四十一页，共79页。42第41页/共79页第四十二页，共79页。431：L; 12：L+；2（TE）：两相的成分）：两相的成分(chng fn)分别达到分别达到M点和点和E点点两相的质量分数：两相的质量分数：共晶反应前共晶反应前初晶又称先共晶相（初晶又称先共晶相（ 先）。先）。TE: 先先+1:L;12：L+ ；2: 2: 先先+ + +2: ( 先先+ ）+ （+）EMNLTEI I第46页/共79页第四十七页，共79页。48亮白色树枝状晶为先共晶亮白色树枝状晶为先共晶(n jn)相，其中的黑色颗相，其中的黑色颗粒为析出的粒为析出的黑白相间分布的为共晶黑白相间分布的为共晶(n j

9、n)组织组织I I第47页/共79页第四十八页，共79页。49第48页/共79页第四十九页，共79页。50第49页/共79页第五十页，共79页。51第50页/共79页第五十一页，共79页。52第51页/共79页第五十二页，共79页。53晶体结构晶体结构界面界面(jimin)性质性质第52页/共79页第五十三页，共79页。54第53页/共79页第五十四页，共79页。55第54页/共79页第五十五页，共79页。56第55页/共79页第五十六页，共79页。57CPDLT TD D第56页/共79页第五十七页，共79页。58第57页/共79页第五十八页，共79页。100%100%LDCwPCPDwPC

10、CPDLT TD DI II I第58页/共79页第五十九页，共79页。第59页/共79页第六十页，共79页。100%100%LHCwPCPHwPCCPDLT TD D2100%2100%PDDPDPPD第60页/共79页第六十一页，共79页。第61页/共79页第六十二页，共79页。CPDLT TD D第62页/共79页第六十三页，共79页。第63页/共79页第六十四页，共79页。第64页/共79页第六十五页，共79页。第65页/共79页第六十六页，共79页。第66页/共79页第六十七页，共79页。第67页/共79页第六十八页，共79页。2 2、形成不稳定、形成不稳定(wndng)(wndng

11、)化合物的二元相图化合物的二元相图第68页/共79页第六十九页，共79页。二、具有固态转变的二元合金相图二、具有固态转变的二元合金相图1、共析转变：一定成分的固相，在一定温度、共析转变：一定成分的固相，在一定温度(wnd)下分解为另下分解为另外两个一定成分的固相的转变过程。外两个一定成分的固相的转变过程。P+Fe3CIII第69页/共79页第七十页，共79页。2 2、包析转变：在一定温度下，两个、包析转变：在一定温度下，两个(lin(lin )一定成分的固相相互作用，一定成分的固相相互作用，形成另一个一定成分的固相的过程。形成另一个一定成分的固相的过程。第70页/共79页第七十一页，共79页。

12、3.7 3.7 铸锭的组织铸锭的组织(zzh)(zzh)与缺陷与缺陷一、铸锭三晶区的形成一、铸锭三晶区的形成(xngchng)(xngchng) 表层细晶区、中间柱状晶区、心部等轴晶区表层细晶区、中间柱状晶区、心部等轴晶区图图2-34 2-34 铸锭组织铸锭组织(zzh)(zzh)示意图示意图1-1-细晶区细晶区 2- 2-柱状晶区柱状晶区 3- 3-等轴晶区等轴晶区第71页/共79页第七十二页，共79页。1 1、细晶区：、细晶区：表层细晶区的形核数目取决于下列因素：表层细晶区的形核数目取决于下列因素： 型壁的形核能力型壁的形核能力 型壁所能达到的过冷度的大小：铸型的表面温度、热传导型壁所能达

13、到的过冷度的大小：铸型的表面温度、热传导能力和浇注温度等。能力和浇注温度等。2 2、柱状晶区、柱状晶区型壁温度升高，结晶前沿过冷度很小，不能形核，利于长大；型壁温度升高，结晶前沿过冷度很小，不能形核，利于长大；垂直于型壁方向散热最快，生长沿散热的反方向；垂直于型壁方向散热最快，生长沿散热的反方向；生长速度，一次晶轴最快，平行于散热方向的一次晶轴最快生长速度，一次晶轴最快，平行于散热方向的一次晶轴最快铸造铸造(zhzo)(zhzo)织构织构固相导热性好，保持定向散热，柱状晶前沿没有新形核的晶粒阻固相导热性好，保持定向散热，柱状晶前沿没有新形核的晶粒阻挡，形成穿晶组织。挡，形成穿晶组织。柱晶间界是杂质、气泡、缩孔较富集的地区，是铸锭的脆弱结合柱晶间界是杂质、气泡、缩孔较富集的地区，是铸锭的脆弱结合面，简称弱面。面，简称弱面。第72页/共79页第七十三页，共79页。 有利于柱状晶区发展有利于柱状晶区发展(fzhn)(fzhn)的因素的因素 锭模的导热锭模的导热(dor)(dor)能力要大能力要大 高温浇注、高速浇注高温浇注、高速浇注 高的熔化温度高的熔化温度 有利于等轴晶区发展的因素有利于等轴晶区发展的因素 低温、低速浇注低温、低速浇注 降低熔化温度降低熔化温度 变质处理变