金属与合金的相图课件.ppt

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1、金属与合金的相图第1页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图 在在实实际际工工业业中中，广广泛泛使使用用的的不不是是单单组组元元材材料料，而而是是由由二二元元及及以以上上组元组成的多元系合金材料。组元组成的多元系合金材料。多多组组元元的的加加入入，使使材材料料的的凝凝固固过过程程和和凝凝固固产产物物趋趋于于复复杂杂，这这为为材材料料性性能的多变性及其选择提供了契机。能的多变性及其选择提供了契机。在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的体系。在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的体系。v相图相图：表明合金系中各种合金相的平衡条件

2、和相与相之间关系的一种：表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图简明示图，也称为平衡图或状态图(Equilium Diagram)(Equilium Diagram)，就是将不同的，就是将不同的温度以及在该温度下对应的稳定相，连同它的成分范围，汇集到一起构成温度以及在该温度下对应的稳定相，连同它的成分范围，汇集到一起构成的多元素信息，来表示合金系中的合金状态与温度、成分之间的关系。的多元素信息，来表示合金系中的合金状态与温度、成分之间的关系。第2页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v平平衡衡在在一一定

3、定条条件件下下合合金金系系中中参参与与相相变变过过程程的的各各相相的的成成分分和和质质量量分分数数不不再再变变化化所所达达到到一一种种状状态态。此此时时合合金金系系的的状状态态稳稳定定，不不随随时时间间而而改改变变。合合金金在在极极其其缓缓慢慢冷冷却却条条件件下下的的结结晶晶过过程程，一一般般可可以以认认为为是是平衡的结晶过程。平衡的结晶过程。相相图图是是分分析析合合金金相相组组成成及及其其转转变变的的有有效效工工具具。利利用用相相图图可可以以知知道道各各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对量。种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对量。掌掌握握相相图图的的

4、分分析析和和使使用用方方法法，有有助助于于了了解解合合金金组组织织状状态态和和预预测测合合金金性性能能，可可以以作作为为熔熔炼炼、铸铸造造、锻锻造造及及热热处处理理的的重重要要依依据据。也也是是分析合金组织的重要参考资料。分析合金组织的重要参考资料。第3页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1二元合金相二元合金相图图 目前已测定出许多二元合金系的成分与其熔点和固态转变温度的目前已测定出许多二元合金系的成分与其熔点和固态转变温度的关系曲线，并分析了不同成分的合金在不同温度下的组织状态。关系曲线，并分析了不同成分的合金在不同温度下的组织状态。二元

5、二元合金相图合金相图就是以这些试验结果为基础而建立起来的。就是以这些试验结果为基础而建立起来的。2.1.1二元合金相二元合金相图图的建立和表示方法的建立和表示方法2.1.1.1二元相二元相图图的表示方法的表示方法 常常压压下下二二元元合合金金的的相相状状态态决决定定于于温温度度和和成成分分。因因此此二二元元合合金金相相图图可可用用温温度度成分成分坐标系的平面图来表示。坐标系的平面图来表示。如如果果合合金金由由 A A 和和 B B 两两个个组组元元组组成成，横横轴轴的的一一端端表表示示纯纯组组元元 A A，另另一一端端表表示示纯纯组组元元 B B，则则任任何何一一个个合合金金的的成成分分都都可

6、可以以在在横横轴轴上上找找到到相应的一点。相应的一点。第4页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图 合金成分的表示方法有两种：一种是合金成分的表示方法有两种：一种是质量分数质量分数，另一种是，另一种是摩摩尔分数尔分数。质量分数和摩尔分数之间的换算关系：质量分数和摩尔分数之间的换算关系：例例如如：A A组组元元的的质质量量分分数数为为W WA A，摩摩尔尔分分数数为为x xA A，相相对对原原子子量量为为m m ；B B组元的质量分数为组元的质量分数为W WB B，摩尔分数为，摩尔分数为x xB B，相对原子量为，相对原子量为 n n，则：，则：第5

7、页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图 在由在由温度轴温度轴和和成分轴成分轴构成的坐标平面中的任意一点叫做构成的坐标平面中的任意一点叫做“表表象点象点”。二元合金相图可以看成是由许多表象点构成的。一。二元合金相图可以看成是由许多表象点构成的。一个表象点的坐标值就反映了一个给定合金的个表象点的坐标值就反映了一个给定合金的成分成分和和温度温度。在在相相图图中中，根根据据表表象象点点所所在在的的区区域域，可可确确定定这这个个合合金金在在这这个个温温度下含有哪些相。度下含有哪些相。由相图还可确定给定合金的由相图还可确定给定合金的相变温度相变温度。方方法法

8、是是：对对应应给给定定合合金金的的成成分分值值作作垂垂直直成成分分轴轴的的垂垂线线，垂垂线线与与相相图图中中各各条条曲曲线线有有交交点点，这这些些交交点点的的温温度度坐坐标标值值便便是给定合金相应的相变温度。是给定合金相应的相变温度。第6页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第7页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图 二二元元相相图图是是根根据据各各种种成成分分材材料料的的临临界界点点绘绘制制的的，临临界界点表示物质结构状态发生本质变化的点表示物质结构状态发生本质变化的相变点相变点。测测定定材材料料

9、临临界界点点有有动动态态法法和和静静态态法法两两种种方方法法，动动态态法法有有热热分分析析、膨膨胀胀法法、电电阻阻法法等等；静静态态法法有有金金相相法法、X X射线结构分析等，常用的方法是热分析法。射线结构分析等，常用的方法是热分析法。相图的精确测定必须由多种方法配合使用完成。相图的精确测定必须由多种方法配合使用完成。第8页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v测定过程测定过程：配制不同成分的合金配制不同成分的合金 测定各合金的冷却曲线测定各合金的冷却曲线 找出各合金冷却曲线的临界点（结晶开始和结晶终了温度）位置找出各合金冷却曲线的临界点（结晶开

10、始和结晶终了温度）位置 把各点标入温度把各点标入温度-成分坐标图里成分坐标图里 连接相同属性的点，连接相同属性的点，划分出相区，标出各相区存在的相。划分出相区，标出各相区存在的相。Cu-Ni 合合金金相相图图热热分分析析法法测测定定第9页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1.2相律和杠杆定律相律和杠杆定律2.1.2.1相律及相律及应应用用v相律：相律：热力学平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之热力学平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。表达式：间的关系。表达式：f=c-p+2f=c-p+2（ff自由度数；自由度数；c-c

11、-组元数；组元数；p-p-相数）相数）。通常情况下，压力对液固相间的影响不大，所以，凝聚态系统下可以。通常情况下，压力对液固相间的影响不大，所以，凝聚态系统下可以不考虑压力的影响，即压力一定时：不考虑压力的影响，即压力一定时：f=c-p+1f=c-p+1。v应用应用l可确定系统中可能存在的最多平衡相数。如单元系可确定系统中可能存在的最多平衡相数。如单元系2 2个，个，二元系二元系3 3个。个。l可以解释纯金属与二元合金的结晶差别。纯金属结晶恒温可以解释纯金属与二元合金的结晶差别。纯金属结晶恒温进行，二元合金变温进行。进行，二元合金变温进行。第10页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2

12、章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2 2.1.2.2 杠杆定律杠杆定律 杠杆定律杠杆定律平衡状态两相的成分及相对含量的计算工具。平衡状态两相的成分及相对含量的计算工具。在合金的结晶过程中，合金各相的成分及其相对含量都在不在合金的结晶过程中，合金各相的成分及其相对含量都在不断地发生变化，其中杠杆定律是确定任一温度下平衡状态的两断地发生变化，其中杠杆定律是确定任一温度下平衡状态的两相的成分和相对含量的有力工具。相的成分和相对含量的有力工具。v计算过程主要含两个步骤：计算过程主要含两个步骤：确定平衡相的成分；确定平衡相的成分；（即液、固相线上的成分点）（即液、固相线上的成分点）确定平衡相的相对含

13、量：确定平衡相的相对含量：直接测量计算或投影到直接测量计算或投影到 成分轴测量计算。成分轴测量计算。第11页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图CuNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+12a ac cb ba1b1c1T T1 1T T2 2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：在两相区内，对应温度T1时两相在合金b中的相对质量各为：QL/QH=b1c1/a1c1 Q/QH=a1b1

14、/a1c1 =1-QL/QH0第12页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v杠杆定律的证明杠杆定律的证明第13页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图证明证明：设设合合金金的的质质量量为为Q Q合合金金，其其中中NiNi质质量量分分数数为为b b%，在在 T T1 1温温度度时时，L L相中的相中的NiNi质量分数为质量分数为a a%，相中的相中的NiNi质量分数为质量分数为c c%。则则：Q（Ni）L（Ni）+（Ni）即：即：Q合金合金 b%QL a%Qc%Q合金合金QLQ （QLQ)b=QL aQ

15、 cQL/Q=(cb)/(ba)QL/Q=bc/ab或或QL ab=Qbc第14页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v杠杆定律的运用杠杆定律的运用 由由杠杠杆杆定定律律可可算算出出合合金金中中液液相相和和固固相相在在合合金金中中所所占占的的质质量量分分数（即相对质量）分别为：数（即相对质量）分别为：QL/Q合金合金=W(L)=bc/acQ/Q合金合金=W()=ab/acv运用杠杆定律的注意事项运用杠杆定律的注意事项只适用于相图中的两相区，并且只能在只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态平衡状态下使用。下使用。杠杠杆杆的的两两个个端端点点为为

16、给给定定温温度度时时两两相相的的成成分分点点，而而支支点点为为合合金金的的成分点。成分点。第15页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1.3二元合金相二元合金相图图的基本的基本类类型型2.1.3.1匀晶相匀晶相图图及固溶体的及固溶体的结结晶晶 匀晶相图匀晶相图-发生匀晶反应的合金的相图发生匀晶反应的合金的相图 匀匀晶晶转转变变合合金金的的结结晶晶都都是是从从液液相相结结晶晶出出单单相相的的固固溶溶体体，这这种种结结晶过程称为匀晶转变。晶过程称为匀晶转变。表达式：表达式：L L 一、概念及相图分析一、概念及相图分析 两两组组元元不不但但在在液液

17、态态无无限限互互溶溶，而而且且在在固固态态也也无无限限互互溶溶的的二二元元合合金金系所形成的相图。系所形成的相图。具有典型匀晶相图的合金系有：具有典型匀晶相图的合金系有：Cu-Ni系、系、Ag-Au系、系、Fe-Cr系、系、Cr-Mo系系等等第16页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图铜铜-镍合金匀晶相图镍合金匀晶相图CuNiNi%T，C20406080 10010001100120013001400150010831455L L 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第17页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章

18、 金属及合金的相图金属及合金的相图二、匀晶合金的结晶过程二、匀晶合金的结晶过程匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的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。熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。a ab bc cvd dT CtL L L LL L匀晶转变匀晶转变 L L 冷却曲线冷却曲线CuNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+L+第18页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图CuNiNi%T,C20406080

19、100100011001200130014001500108314551455L L L+L+1 12 2a ac cb ba a1 1b b1 1c c1 1T T1 1T T2 2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：在两相区内，对应温度T1时两相在合金b中的相对质量各为：QL/QH=b1c1/a1c1 Q/QH=a1b1/a1c1 =1-QL/QH0三、相对量的计算及杠杆定律的运用三、相对量的计算及杠杆定律的运用第19页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图举例：举

20、例：求求30%Ni30%Ni合金在合金在12801280 C C时时 相的相对量。相的相对量。CuNiNi%T,C20406080100100011001200130014001500108314551455L L L L+a ac c30a a1 1b b1 1c c1 11280 1280 C C解：作成分线和温解：作成分线和温度线如图。度线如图。6618根据杠杆定律推论，根据杠杆定律推论，Q/QH=a1b1/a1c1=12/48=1/4(25%)答：所求答：所求合金在合金在1280 时时 相的相对相的相对质量为质量为25%第20页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及

21、合金的相图金属及合金的相图四、匀晶结晶特点四、匀晶结晶特点v形形核核与与长长大大：与与纯纯金金属属一一样样,固固溶溶体体从从液液相相中中结结晶晶出出来来的的过过程程中中，也也包包括括有有形形核核与与长长大大两两个个过过程程，但但固固溶溶体更趋于呈树枝状长大。体更趋于呈树枝状长大。v变变温温结结晶晶：固固溶溶体体结结晶晶在在一一个个温温度度区区间间内内进进行行，即即为为一一个个变温变温结晶过程。结晶过程。v两两相相的的成成分分确确定定：在在两两相相区区内内，温温度度一一定定时时两两相相的的成成分分是是确定的。确定的。第21页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属

22、及合金的相图v两相的质量比一定两相的质量比一定 在在两两相相区区内内，温温度度一一定定时时，两两相相的的质质量量比比是是一一定定的的，如如在在T T1 1温温度时，两相的质量比可用下式表达：度时，两相的质量比可用下式表达：或或 上式称之为杠杆定律，它只适用于相图中的两相区，并且只能在上式称之为杠杆定律，它只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态下使用。平衡状态下使用。杠杆端点杠杆端点：为给定温度时两相的成分点。：为给定温度时两相的成分点。杠杆支点杠杆支点：为合金的成分点。：为合金的成分点。第22页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v容易产生枝

23、晶偏析容易产生枝晶偏析-不平衡结晶过程不平衡结晶过程 由由于于固固溶溶体体结结晶晶时时成成分分是是变变化化的的，缓缓慢慢冷冷却却时时原原子子的的扩扩散散能能充分进行，最终形成成分均匀的固溶体。充分进行，最终形成成分均匀的固溶体。如如果果冷冷却却较较快快，原原子子扩扩散散不不能能充充分分进进行行，则则形形成成成成分分不不均均匀匀的的固固溶溶体体。先先结结晶晶的的树树枝枝晶晶晶晶枝枝含含高高熔熔点点组组元元较较多多，后后结结晶晶的的树树枝枝晶晶晶晶枝枝含含低低熔熔点点组组元元较较多多。结结果果造造成成在在一一个个晶晶粒粒内内化化学学成成分分分分布不均，这种现象称为布不均，这种现象称为枝晶偏析枝晶偏

24、析。第23页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图固溶体的不平衡结晶过程造成固溶体的不平衡结晶过程造成晶内偏析晶内偏析或或枝晶偏析枝晶偏析：枝晶偏析对材料机械性能、抗腐蚀性能、工艺性能都不利。枝晶偏析对材料机械性能、抗腐蚀性能、工艺性能都不利。生产上为了消除其影响，常把合金加热到高温生产上为了消除其影响，常把合金加热到高温 (低于固相线低于固相线100100左左右右)，进行长时间保温，使原子充分扩散，获得成分均匀的固溶，进行长时间保温，使原子充分扩散，获得成分均匀的固溶体，这种处理称为体，这种处理称为扩散退火扩散退火（均匀化退火均匀化退火）。）。C

25、uNiNi%T,C20406080 100100011001200130014001500108314551455L L L+L+Cu-NiCu-Ni合金枝晶偏析示意图合金枝晶偏析示意图第24页，此课件共64页哦2023/4/112023/4/1125材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件2 2.1.3.2共共晶相晶相图图及其及其结结晶晶过过程程一、概念及相图分析一、概念及相图分析v二元共晶相图二元共晶相图两组元在液态相互无限互溶，在固态相互有限两组元在液态相互无限互溶，在固态相互有限互溶，并通过共晶转变形成共晶组织的二元合金系所形成的相互溶，并通过共晶转变形成共晶组织的二元

26、合金系所形成的相图。图。v共共晶晶转转变变（EutecticReaction）一一定定成成分分的的液液态态合合金金，在在一一定定的的温度下，同时结晶出两种成分一定的固相的转变。温度下，同时结晶出两种成分一定的固相的转变。共晶体共晶体共晶反应形成的机械混合物。共晶反应形成的机械混合物。共晶反应式共晶反应式L+金属材料中金属材料中Al-Si，Al-Sn，Pb-Bi，Pb-Sn，Ag-Cu等合金系以及等合金系以及Fe-C合金，陶瓷材料合金，陶瓷材料Mg-CaO系中都具有此类相图系中都具有此类相图.第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第25页，此课件共64页哦2023/4/1126材料科学

27、与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件v相图分析：相图分析：以以Pb-Sn合金为例合金为例PbPbSnSnSn%Sn%T,T,C C铅铅-锡二元合金共晶相图锡二元合金共晶相图液相线L L固相线 +L L +L L +固溶线固溶线第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第26页，此课件共64页哦2023/4/1127材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件v共晶转变分析共晶转变分析PbPbSnSnT,T,C CL+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 ce e共晶点表示d点成分的合金冷却到此温度发生完全的共晶转

28、变。dL Ld d c c +e e第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第27页，此课件共64页哦2023/4/1128材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件Pb-SnPb-Sn合金相图合金相图第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第28页，此课件共64页哦2023/4/1129材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件v共晶相图分析总结（共晶相图分析总结（Pb-SnPb-Sn合金相图合金相图 ）三个单相区：三个单相区：L、三个两相区：三个两相区：L+、L+、+adb液相线液相线acdeb固相线固相线cdeL+的三相共存线，的三相共存线，共

29、晶反应线共晶反应线d点点共共晶晶点点，表表示示此此点点成成分分(共共晶晶成成分分)的的合合金金冷冷却却到到此此点点所所对对应应的的温温度度(共共晶晶温温度度)时时，同同时时结结晶晶出出c点点成成分分的的相相和和e点点成成分分的的相相。共共晶晶反反应应时时，三三相相共共存存，各各相相成成分分确确定定，反反应应在在恒恒温温下下平平衡衡地进行。地进行。第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第29页，此课件共64页哦2023/4/1130材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件cf线线Sn在在Pb中中的的溶溶解解度度曲曲线线(或或相相的的固固溶溶线线)。温温度度降降低低，固固

30、溶溶体体的的溶溶解解度度下下降降。Sn含含量量大大于于f点点的的合合金金从从高高温温冷冷却却到到室室温温时时，从从相相中中析析出出相相以以降降低低相相中中Sn含含量量，写写作作II。这这种种二二次次结结晶晶可可表表达达为为：II。eg线线Pb在在Sn中溶解度曲中溶解度曲线线(或或相的固溶相的固溶线线)。Sn含量小含量小g点的合金，冷却点的合金，冷却过过程中同程中同样发样发生二次生二次结结晶，析出二次晶，析出二次以降低以降低相中相中Pb的含量，写作的含量，写作II。这这种二次种二次结结晶可表达晶可表达为为：II。第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第30页，此课件共64页哦2023/

31、4/1131材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件v共晶反应要点共晶反应要点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。PbPbSnSnT,T,C CL +L +L+183c ce ed第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第31页，此课件共64页哦2023/4/1132材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多

32、媒体课件二、二、结结晶晶过过程程v固溶体合金固溶体合金结结晶晶过过程（合金程（合金）v共晶合金共晶合金结结晶晶过过程程（合金（合金）v亚亚共晶合金共晶合金结结晶晶过过程（合金程（合金）v过过共晶合金共晶合金结结晶晶过过程（合金程（合金）第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第32页，此课件共64页哦2023/4/1133材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件X1合金（固溶体合金）结晶过程分析合金（固溶体合金）结晶过程分析c ce ef fg gX X1 1T,T,C Ct t L L L LL L+冷却曲线冷却曲线 +1 12 23 34 4PbPbSnSnT,T,

33、C CL +L+L+183183e ed L L第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第33页，此课件共64页哦2023/4/1134材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件X1合金合金结结晶特点：晶特点：T,T,C Ct tL L L L L LL L+冷却曲线冷却曲线 +v没有共晶反应过程，而是经过匀晶反应形成单相固相。v要经过脱溶反应，室温组织组成物为：+什么叫什么叫组织组组织组成物成物？组织组成物组织组成物是由一定的相构成是由一定的相构成的，具有一定形成机制、一定的，具有一定形成机制、一定形态特征的组成部分。形态特征的组成部分。第第2 2章章 金属及合金的相图

34、金属及合金的相图第34页，此课件共64页哦2023/4/1135材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件室温室温组织组织：+II室温室温组组成相：成相：相和相和相相提提问问：如如何何计计算算组组织织组组成成物物和和组组成成相相的的相相对对含含量量？有何注意事有何注意事项项？w()=x1g/fg100%w(II)=fx1/fg100%or：w(II)=1w()组织组组织组成物可以是成物可以是单单相，或是两相混合物。相，或是两相混合物。这这里里，室室温温组组织织组组成成物物和和II皆皆为为单单相相，所所以以它它的的组组织织组组成物成物质质量分数与量分数与组组成相的成相的质质量分数相

35、等量分数相等.第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第35页，此课件共64页哦2023/4/1136材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件v X2合金（共晶合金）结晶过程分析合金（共晶合金）结晶过程分析X X2 2T,T,C Ct tL L(+)L(+)L LL(+)共晶体共晶体冷却曲冷却曲线线(+)PbPbSnSnT,T,C CL +L +L +183c ce edPbPbSnSnT,T,C CL +L +L +183c ce edPbPbSnSnT,T,C CL +L +L +183c ce edPbPbSnSnT,T,C CL +L +L +183c ce e

36、dPbPbSnSnT,T,C CL L +L L +L L +183c ce ed第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第36页，此课件共64页哦2023/4/1137材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件室温室温组织组织:共晶体（共晶体（+）注注意意：二二次次相相，在在实实际际组组织织中中确确实实存存在在，但但在在显显微微组组织织中中几几乎乎分分辨辨不不出出，因因为为它它们们混混合合于于共共晶晶组组织织中中，故故室室温温组织组织可写可写为为（+）。）。室温室温组组成相：成相：相和相和相相 w()=x2g/fg100%w()=fx2/fg100%or：w()=1w(

37、)第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第37页，此课件共64页哦2023/4/1138材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件vX3合金（亚共晶合金）结晶过程分析合金（亚共晶合金）结晶过程分析X X3 3T,CtL LL+(+)+1 12 2(+)+PbPbSnSnT,CL +L +L +183183c ce edL+(+)+冷却曲冷却曲线线第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第38页，此课件共64页哦2023/4/1139材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第39页，此课件共64页哦2

38、023/4/1140材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件室温室温组织组织：+（）w()=2c/cd100%w()=(cg/fg)(2d/cd)100%w()=(fc/fg)(2d/cd)100%室温室温组组成相：成相：相和相和相相 w()=x3g/fg100%w()=fx3/fg100%or：w()=1w()所所有有亚亚共共晶晶合合金金的的结结晶晶过过程程与与合合金金相相同同,仅仅组组织织组组成成物物和和组组成成相相的的质质量量分分数数不不同同，成成分分越越靠靠近近共共晶晶点点，合合金金中中共共晶晶体体的含量越多。的含量越多。第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图

39、第40页，此课件共64页哦2023/4/1141材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件vX4合金（合金（过过共晶合金）共晶合金）结结晶晶过过程分析程分析X4T,CtLL+(+)+12(+)+PbSnT,CL +L+L+183cedL+(+)+冷却曲冷却曲线线第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第41页，此课件共64页哦2023/4/1142材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第42页，此课件共64页哦2023/4/1143材料科学与工程学院多媒体课件材料科学与工程学院多媒体课件室温室温组织组织：+

40、（）w()=2e/de100%w()=(fe/fg)(d2/de)100%w()=(eg/fg)(d2/de)100%室温室温组组成相：成相：相和相和相相 w()=x4g/fg100%w()=fx4/fg100%or：w()=1-w()所所有有过过共共晶晶合合金金的的结结晶晶过过程程与与合合金金IV相相同同,仅仅组组织织组组成成物物和和组组成成相相的的质质量量分分数数不不同同，成成分分越越靠靠近近共共晶晶点点，合合金金中中共共晶晶体体的的含含量量越越多。多。第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图第43页，此课件共64页哦第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v亚共晶合金和过

41、共晶合金的显微组织图亚共晶合金和过共晶合金的显微组织图亚共晶合金组织亚共晶合金组织过共晶合金组织过共晶合金组织练练习习：画画出出过过共共晶晶合合金金（合合金金）的的结结晶晶过过程程示示意意图图，分分析析其其结结晶晶过过程程；写出室温写出室温组组成物和室温成物和室温组组成相，分成相，分别计别计算他算他们们的相的相对对含量。含量。第44页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1.3.3包晶相包晶相图图及其及其结结晶晶过过程程v包晶相包晶相图图：发发生包晶反生包晶反应应的合金的相的合金的相图图。v包包晶晶转转变变：一一定定成成分分的的液液相相与与一一

42、定定成成分分的的固固相相在在一一定定温温度度下下发发生反生反应应，形成一种新固相的，形成一种新固相的过过程。程。表达式：表达式：L一、概念及相图分析一、概念及相图分析 两两组组元元液液态态完完全全互互溶溶，固固态态形形成成有有限限互互溶溶，并并具具有有包晶包晶转变转变的相的相图图。金属材料中金属材料中Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合金具有包晶相合金具有包晶相图图。恒温恒温第45页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图包晶包晶转变转变：Ld+c ePtAgAg%T,C铂铂-银银合金包晶相合金包晶相图图L+L+L+cedfgT,CtLL+L+第46

43、页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1.3.3包晶相包晶相图图及其及其结结晶晶过过程程 PtAg PtAg合金相图合金相图第47页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v包晶相包晶相图图分析小分析小结结（Pt-Ag合金相合金相图图）三个三个单单相区：相区：L、三个双相区：三个双相区：L+、L+、+e点点包包晶晶点点，表表示示此此点点成成分分(包包晶晶成成分分)的的合合金金冷冷却却到到此此点点所所对对应应的的温温度度(包包晶晶温温度度)时时，发发生生包包晶晶反反应应。adb液相液相线线aceb固相

44、固相线线cedL、三相共存，包晶反三相共存，包晶反应线应线第48页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图vcf线线Ag在在Pt中中的的溶溶解解度度线线(或或相相的的固固溶溶线线)。温温度度降降低低，固固溶溶体体的的溶溶解解度度下下降降。Ag含含量量大大于于f点点的的合合金金从从高高温温冷冷却却到到室室温温时时，从从相相中中析析出出富富银银的的II相相以以降降低低相相中中Ag含含量：量：II。veg线线Pt在在Ag中中溶溶解解度度线线(或或相相的的固固溶溶线线)。Ag含含量量小小g点点的的合合金金，冷冷却却过过程程中中同同样样发发生生二二次次结结晶晶

45、，析析出出富富Pt的的II相：相：II。第49页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图二、二、结结晶晶过过程（以合金程（以合金为为例）例）第50页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图v室温室温组织组织v室温室温组组成相成相：相和相和相相w()=x1g/fg100%w()=fx1/fg100%or：w()=1w()室室温温组组织织组组成成物物都都为为单单相相，故故它它们们的的相相对对质质量量与与组组成相的相成相的相对质对质量相同。量相同。第51页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及

46、合金的相图金属及合金的相图练习练习：分析：分析、合金的结晶过程合金的结晶过程第52页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图三、包晶偏析三、包晶偏析包包晶晶转转变变的的产产物物相相包包围围着着初初生生相相，使使液液相相与与相相隔隔开开，液液相相和和相相中中原原子子之之间间的的相相互互扩扩散散必必须须通通过过相相，这这就就导导致了包晶致了包晶转变转变的速度往往是极的速度往往是极缓缓慢的。慢的。实实际际生生产产中中的的冷冷速速较较快快，包包晶晶反反应应所所依依赖赖的的固固体体中中的的原原子子扩扩散散往往往往不不能能充充分分进进行行，导导致致生生成成的的固

47、固溶溶体体中中发发生生较较大的偏析，称之大的偏析，称之为为包晶偏析包晶偏析，通，通过过扩扩散退火散退火消除。消除。第53页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图2.1.3.4其它其它类类型的二元合金相型的二元合金相图图一、共析相图一、共析相图 共析相图共析相图：两组元在液态相互无限互溶，在固态相互有限溶解：两组元在液态相互无限互溶，在固态相互有限溶解，并发生，并发生共析转变共析转变的二元合金系所形成的相图。的二元合金系所形成的相图。共共析析转转变变：一一定定成成分分的的固固相相，在在一一定定温温度度下下分分解解为为另另外外两两个个一一定成分的固相（

48、共析体）的定成分的固相（共析体）的转变过转变过程。程。表达式：表达式：三相共存，各相成分确定，温度恒定。三相共存，各相成分确定，温度恒定。共析共析转变转变在在Fe-Fe3C相相图图中非常重要，其中非常重要，其详细应详细应用用见见第四章。第四章。恒温恒温第54页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图A AB B共析共析转变转变：(+)共析体共析体T,T,C C +c ce ed dL +L L第55页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图 共共析析相相图图中中各各种种成成分分合合金金的的结结晶晶过过程程的

49、的分分析析与与共共晶晶相相图图相相似似，但但因因共共析析反反应应是是在在固固态态下下进进行行的的，所所以以共共析析产产物物比比共共晶晶产产物要细密得多。物要细密得多。为什么？为什么？第56页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2章章 金属及合金的相图金属及合金的相图二、具有化合物的二元相图二、具有化合物的二元相图 在某些二元系中，可形成一个或几个化合物，由于它们位于在某些二元系中，可形成一个或几个化合物，由于它们位于相图中间，故又称相图中间，故又称中间相中间相；中间的两边一般为金属，又称为；中间的两边一般为金属，又称为金属金属间化合物间化合物。根据化合物的稳定性可分为。根据化合物的稳定

50、性可分为稳定化合物稳定化合物和和不稳定化合不稳定化合物物。v稳稳定定化化合合物物：有有确确定定的的熔熔点点，可可熔熔化化成成与与固固态态相相同同成成分分液液体体的的那那类类化化合物。合物。在在分分析析含含有有稳稳定定化化合合物物的的相相图图时时，可可把把稳稳定定化化合合物物看看成成为为一一个个独独立立的的组组元元，并并将将整整个个相相图图分分割割成成几几个个简简单单相相图图。如如下下面面的的Mg-SiMg-Si相相图图可可分为分为Mg-MgMg-Mg2 2SiSi和和MgMg2 2Si-SiSi-Si两个相图来进行分析。两个相图来进行分析。第57页，此课件共64页哦2023/4/11第第2 2