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1、工程材料课件第三章材料的凝固与相图第1页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/201一、固溶体v合金合金v组元组元v相（相（P32）1 合金的相结构置换固溶体置换固溶体第2页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/202一、固溶体置换固溶体导致晶格畸变畸变_固溶强化1 合金的相结构第3页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/203间隙固溶体间隙固溶体当当d/D0.59时时1 合金的相结构第4页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/204置换固溶体与间隙固溶体的比较：置换固溶体与间隙固溶体的比较：1 合金的相结构第5页，共40页，编辑于2022年，星
2、期六2023/4/205二、化合物v化合物：化合物：具有复杂的晶格、熔点高、硬而脆；具有复杂的晶格、熔点高、硬而脆；使材料强度、硬度提高；塑性、韧度下使材料强度、硬度提高；塑性、韧度下降降正常价正常价化合物化合物电子化合物电子化合物间隙化合物间隙化合物1 合金的相结构第6页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2061 合金的相结构第7页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2071 合金的相结构第8页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/208v相相 图：图：v组组 元：元：v合金系：合金系：v相平衡：相平衡：v相相 图：图：基本概念基本概念P372 二元
3、合金相图第9页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/209一、二元相图的建立一、二元相图的建立v金相法金相法v膨胀法膨胀法v电阻法电阻法v热分析法（以热分析法（以Cu-Ni系相图为例）：系相图为例）：配制一系列成分不同的配制一系列成分不同的Cu-Ni合金；合金；测定上述合金的冷却曲线测定上述合金的冷却曲线找出各合金的临界点找出各合金的临界点以温度为纵坐标、以成分为横坐标的图中，以温度为纵坐标、以成分为横坐标的图中，将各临界点连接起来即得到将各临界点连接起来即得到Cu-Ni合金相图合金相图2 二元合金相图第10页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2010匀晶相图2 二
4、元合金相图第11页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2011二、匀晶相图二、匀晶相图v匀晶相图匀晶相图特点：液态、固态均无限互溶特点：液态、固态均无限互溶同类：同类：Cu-Ni、Cu-Au、Au-Ag、Fe-Cr等等2 二元合金相图第12页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2012相图分析相图分析v典型的点典型的点:v典型的线典型的线:v典型的区典型的区:v结晶过程结晶过程:v杠杆定律杠杆定律:2 二元合金相图第13页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2013v匀晶相图结晶过程分析：冷却曲线结晶过程匀晶相图结晶过程分析：冷却曲线结晶过程L+2 二
5、元合金相图第14页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2014v杠杆定律：组成相相对量的计算方法杠杆定律：组成相相对量的计算方法假设：合金的总量为假设：合金的总量为1 QL(x/-K)/(x/-x)QS(K-x)/(x/-x)类似于杠杆定律类似于杠杆定律则：则：QLQS1 QL*x QS*x/=1*K2 二元合金相图第15页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2015杠杆定律的表示形式杠杆定律的表示形式QLQSKxx/2 二元合金相图第16页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2016v晶内偏析：一个晶粒内化学成分不均匀的现象晶内偏析：一个晶粒内化学成
6、分不均匀的现象Cu-Ni合合金的金的铸态组织铸态组织示意图示意图2 二元合金相图第17页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2017三、共晶相图三、共晶相图v共晶相图：液态无限互溶，有共晶转变，形成共晶组织共晶相图：液态无限互溶，有共晶转变，形成共晶组织v相图分析：点、线、区相图分析：点、线、区v结晶过程：冷却曲线、组织转变结晶过程：冷却曲线、组织转变2 二元合金相图第18页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2018相图分析：点、线、区v点：点：v线：线：v区：区：2 二元合金相图第19页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2019共晶相图：共晶、亚
7、共晶、过共晶共晶相图：共晶、亚共晶、过共晶2 二元合金相图第20页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2020结晶过程：共晶合金结晶过程：共晶合金v冷却曲线冷却曲线v组织转变组织转变2 二元合金相图第21页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2021结晶过程：亚共晶合金结晶过程：亚共晶合金v冷却曲线冷却曲线v组织转变组织转变2 二元合金相图第22页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2022结晶过程：过共晶合金结晶过程：过共晶合金v冷却曲线冷却曲线v组织转变组织转变v思考题！2 二元合金相图第23页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/20
8、23结晶过程：小于亚共晶成分合金结晶过程：小于亚共晶成分合金(IV)v冷却曲线冷却曲线v组织转变组织转变2 二元合金相图第24页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2024组织和相的关系组织和相的关系v相相P32v组织组织P432 二元合金相图第25页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2025比重偏析比重偏析v比重偏析：比重偏析：因比重不同而造成的化学成分不均匀因比重不同而造成的化学成分不均匀的现象的现象铸件上下部分的化学成分不一样铸件上下部分的化学成分不一样2 二元合金相图v防止措施：防止措施：在浇注时进行在浇注时进行搅拌搅拌第26页，共40页，编辑于2022年
9、，星期六2023/4/20262 二元合金相图Pb-Sn共晶合金（共晶合金（I）的显微组织的显微组织第27页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2027四、包晶相图四、包晶相图v包晶相图：包晶相图：Le+cdv相图分析：点、线、面、区相图分析：点、线、面、区v结晶过程：冷却曲线、组织转变结晶过程：冷却曲线、组织转变2 二元合金相图第28页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2028包晶偏析包晶偏析v包晶偏析：包晶偏析：由于包晶转变不能充由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分进行而产生的化学成分不均匀的现象。分不均匀的现象。2 二元合金相图第29页，共40页，编辑于
10、2022年，星期六2023/4/2029五、共析相图五、共析相图2 二元合金相图c deS1S2+S3第30页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2030一、合金形成单一、合金形成单相固溶体相固溶体3 相图与性能的关系Fig.4-21 固溶体合金的固溶体合金的力学性能、物理性质与力学性能、物理性质与合金成分的关系合金成分的关系纯金属与纯金属与合金的差别合金的差别第31页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2031二、当合金形成两相混合物二、当合金形成两相混合物3 相图与性能的关系HRC b第32页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2032课后作业：课
11、后作业：P5(Ch3)P5(Ch3)第第8 8题、第题、第1010题、题、第第1212题、题、课内作业：课内作业：下一页下一页 第第1 1题题 第33页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/20331 1如如果果其其它它条条件件相相同同，试试比比较较在在下下列列铸铸造造条条件件下下，所所得得铸铸件件晶晶粒的大小：粒的大小：金属模浇注与砂模浇注；金属模浇注与砂模浇注；高温浇注与低温浇注；高温浇注与低温浇注；铸成薄壁件与铸成厚壁件；铸成薄壁件与铸成厚壁件；浇注时采用震动与不采用震动；浇注时采用震动与不采用震动；厚大铸件的表面部分与中心部分。厚大铸件的表面部分与中心部分。2 2分分析析比
12、比较较纯纯金金属属、固固溶溶体体、共共晶晶体体三三者者在在结结晶晶过过程程和和显显微组织上的异同之处。微组织上的异同之处。3 3为为什什么么铸铸造造合合金金常常选选用用接接近近共共晶晶成成分分的的合合金金、要要进进行行压压力力加加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？工的合金常选用单相固溶体成分的合金？习 题 第34页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2034第第10题题含含28锡锡，在在相相应应温温度度下下，有有哪哪些些相相，并并求求相相的的相相对对量量高于高于300刚冷到刚冷到183183，共晶转变尚未开始，共晶转变尚未开始在在183183，共晶转变完毕，共晶转变完毕冷至室温
13、。冷至室温。第35页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2035L+刚冷到刚冷到183183，共晶转变尚未开始，共晶转变尚未开始第36页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2036a+(a+b)a+b在在183，共晶转变完毕，共晶转变完毕第37页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2037(a+b)+a+b a+b冷至室温冷至室温第38页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/203812.一个二元共晶反应如下：L(75%B)a第39页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2039第40页，共40页，编辑于2022年，星期六2023/4/2040