8 合金的相结构与相图（3.2 二元相图的基本类型 匀晶相图）

第三章合金的相结构与相图机械工程材料主要内容3.2二元合金相图基础

1.合金的相结构及其性能

2.合金的结晶与相图的建立

1.匀晶相图（学习二元相图的基础）2.共晶相图（学习二元相图的关键）3.包晶相图4.具有稳定化合物的相图5.具有共析反应的相图

机械工程材料3.1合金的相结构与相图的建立选讲部分3.3合金性能与相图间的关系阅读部分3.4三元合金相图基础本

章

内

容（1）理解合金的相结构，并结合晶体缺陷解释合金相或组织的性能特点。（2）能够认识相图的构成、方法、意义，能够应用二元合金相图分析合金的结晶过程规律、解释枝晶偏析、比重偏析等现象，掌握杠杆定律及其应用。（3）能够应用相图表达的合金结晶规律，指导生产获得预期的材料性能。学习成果达成机械工程材料例1

南京长江大桥的建筑中，大量采用含锰为1.30%~1.60%的低合金结构钢。例2高速钢W18Cr4V中含有大量的合金元素，使其具有更高的热硬性和耐磨性，允许有更高的切削速度，且能较长时间保持刃口锋利，故俗称“锋钢”。举例说明，合金元素对合金基本相的形成及其性能的影响。项

目

设

计机械工程材料3.2二元合金相图基础机械工程材料匀晶相图（学习二元相图的基础）共晶相图（学习二元相图的关键）包晶相图具有稳定化合物的相图具有共析反应的相图3.2二元合金相图基础机械工程材料

匀晶相图

对于合金组元在液相和固相下均能无限互溶，结晶时只结晶出单相固溶体组织，这种合金系的相图就是典型的匀晶相图。如：An－As、Ni－Cu、Fe－Cr、W－Mo等二元合金系的相图，都是匀晶相图。任

务1.认识相图，抓住特征2.利用相图分析结晶过程3.利用相图定量计算组织数量

（杠杆定律）4.枝晶偏析3.2二元合金相图基础机械工程材料1认识相图，抓住特征特征相区：在固相线以上的区域合金系全部是呈液相L状态，称为液相区；在固相线以下的区域合金系全部结晶成同一种均匀的固溶体相

，此区称为固相区。在液相线与团相线围成的区域内是液相与团相共存的区域(L十

)，称为固液两相区。特征点：a

点是纯铜的熔点(1083

C)；

b

点是纯镍的熔点(1455

C)特征线：aa1a2a3b曲线是液相开始结晶的温度线，称为液相线；

ab1b2b3b曲线是液相全部结晶结束的温度线，称为固相线。3.1二元合金相图基础机械工程材料2.利用相图分析结晶过程当合金自液态缓冷到液相线上的t1温度时，开始从液相中结晶出成分为

1的固溶体，其镍含量高于合金的平均含量。这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。随温度下降，

相重量增加，液相重量减少，同时，液相成分沿着液相线变化，固相成分沿着固相线变化。如温度降到t2时，液相成分变化到L2，固溶体成分变化到

2。成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到固相线上的t4温度时，最后一滴L4成分的液体也转变为

固溶体，此时固溶体的成分又回到合金成分

4上来。3.2二元合金相图基础机械工程材料3.利用相图定量计算组织数量

（杠杆定律）当合金在某一温度下处于两相区时，由相图不仅可以知道两平衡相的成分，而且还可以用杠杆定律求出两平衡相的相对重量百分比。两相的重量比为：

注意：杠杆定律只适用于两相区。

3.2二元合金相图基础机械工程材料4.枝晶偏析固溶体合金的结晶只有在充分缓慢冷却的条件下才能得到成分均匀的固溶体组织。在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni），而后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素（如Cu-Ni合金中的Cu）。枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。=

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