当前位置：文档之家 › 工程材料-第三章 二元合金

工程材料-第三章 二元合金

  • 格式：ppt
  • 大小：10.39 MB
  • 文档页数：89

下载文档原格式

  / 89

合集下载

机械工程材料-二元共晶相图

机械工程材料-二元共晶相图

§3-4 二元包晶相图 一、包晶相图分析
液相线
T/C
1772
固相线
A L+
P
1186
D
L C L+
66.3
固溶线
固溶线
961.9 B

10.5 42.4
+

F Ag%
包晶点 包晶线
Pt
E Pt-Ag合金相图
Ag
包晶反应：LC+ P D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
L
200
M
61.9 E
L t2 L t2( ' )
L
( +) + Ⅱ α
100
( +)
Ⅱ
+
Ⅱ+(
+)
Pb
10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
t/s
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
§4-3 二元共晶相图 共晶()
初生 Ⅱ
A
M
பைடு நூலகம்
E
N
+Ⅱ+(+)
30

(+)

100
B
40
50
60
70
80
100%
Ⅱ
61.9 c 19 2 100 % 61.9 2 100 2
WSn(%)

100 c 100 % 100 2
( )
c 19 100 % 61.9 19
E
100
+
G
0
0

二元合金相图

二元合金相图
图2-19 铜镍合金结晶过程
（二）枝晶偏析
在平衡条件下结晶时，由于冷速缓慢，原子可充分进行扩散，能够 得到成分均匀的固溶体。但在实际生产条件下，由于冷速较快（不平衡 结晶），从液体中先后结晶出来的固相成分不同，使得一个晶粒内部化 学成分不均匀，这种现象称为晶内偏析。由于固溶体一般都以树枝状方 式结晶，先结晶的树枝晶轴含高熔点的组元较多；后结晶的晶枝间含低 熔点组元较多，因此晶内偏析又称为枝晶偏析。通常冷却速度越大，实 际结晶温度越低，原子扩散能力越弱，枝晶偏析越严重。
图2-20 杠杆定律的应用
若要确定某合金（Ⅰ）在某温度（t）时两平衡相的相对质量，则可进行如下的 运算。
设合金（Ⅰ）的总质量为 1，温度 t 时液相的质量为 QL ，固相的质量为 Qα 。又 已知液相的含 Ni 量为 xL ，固相的含 Ni 量为 xα ，合金（Ⅰ）的含 Ni 量为 x，则
QQLL
结晶终了温度/℃ 1 083 1 130 1 195 1 270 1 360 1 455
（2）如图2-18（a）所示，测定每一合金在缓冷条件下的冷却曲线， 得到转变开始和转变终了的临界点温度，其数据如表2-1所示。
（3）建立一个以温度为纵轴，Ni的质量分数为横轴的直角坐标系。 从横轴上的成分点向上作垂线，把临界点分别标在成分垂线上。
（4）将转变开始点和转变终了点分别用平滑的曲线连接起来，根据已 知条件和实际分析结果标上数字、字母和各区内相（或组织）的名称，便得 到了一个完整的Cu-Ni二元合金相图，如图2-18（b）所示。
（a）冷却曲线
（b）相图
图2-18 Cu-Ni合金的冷却曲线及合金相图
二、二元合金相图的分析
两组元在液态和固态均能无限互溶时所形成的二元合金相图称为匀晶相 图，它是相图中最简单的一种。除此之外，还有二元共晶相图、二元包晶相图 等。现以Cu-Ni二元匀晶合金相图为例进行分析。

最新第三章二元合金与相图介绍教学讲义ppt课件

最新第三章二元合金与相图介绍教学讲义ppt课件

与
相 图 的
这是因为主要混合物各相的变形能力不同，造成一相阻碍另一相的变 形，使塑性变形阻力增加，因而共晶体的压力加工性最差
关
系
第三章 二元合金与相图
作业
P59-60： 1、2、4、5
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
共晶相图
共晶合金 结晶过程
室温下合金Ⅱ的显微组织：a）相组成：α、β；b）组织组成：（α+β）
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
共晶相图
亚共晶合金 结晶过程
合金III的结晶过程：L→L+α→α+（α+β） →α+（α+β）+βII
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
共晶相图
亚共晶合金 结晶过程
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
基本知识 二元合金基本相图
匀晶相图 共晶相图 包晶相图 共析相图 稳定化合物相图
第三章 二元合金与相图
第二节 二元合金相图
匀晶相图
两组元在液态时无 限互溶，在固态时 也无限互溶，且形 成单相固溶体，所 构成的相图
I：纯铜；II：75%Cu+25%Ni III：50%Cu+50%Ni
液固相线距离愈小，结晶温 度范围愈小→合金的流动性好
关 →有利于浇注

工程材料第三章金属与合金的结晶

工程材料第三章金属与合金的结晶

匀晶转变
α
2
L 2’
(α+β)
α
βⅡ
3
(α+β) (α+β)
α βⅡ
时间
一次α相 一次α的成分沿AC线变化到C点
析出
βⅡ 液相的成分沿AE线变化到E点
183℃
LE
αc + βD
三、二元共晶相图
共晶相图：二元合金系中两组元在液态能完全溶解，而 在固态互相有限溶解，并发生共晶转变的相图
（一）相图分析
其它相线：液相线，固相线，固溶线
合金系：两个或两个以上的组元按不同比例下配制成 的一系列不同成分的合金的总称
合金的结晶特点：
1.合金的结晶过程不一定在恒温下进行，而是在一个温 度范围内完成，而纯金属在恒温下完成； 2.合金的结晶不仅会发生晶体结构的变化，还会伴有化 学成分的变化，而纯金属仅发生晶体结构的变化。
合金结晶：非恒温结晶 一、二元合金相图的基本知识 合金相图：又称合金平衡图， 表示在平衡状态下，合金的组 成相和温度、成分之间关系的 图解
补充：共析相图 共析转变：在恒定的温度下，一个有特定成分的固相分解成另外
两个与母相成分不相同的固相的转变过程，与共晶转变类似，S点为 共析点
共析相图：发生共析转变的相图
第三章 金属与合金的结晶
思考题
什么是过冷度？ 什么是共晶转变？ 工业生产中常采用哪些方法细化晶粒，
改善铸件的性能？
本章到此结束。
ALB为液相线，开始结晶，液相线以上为液态，L； AαB为固相线，结晶终了，固相线以下为固态区，α； 液相线与固相线之间为两相共存区，L+α
分析
1.液、固相线不仅是相区分线，也是结晶时两 相的成分变化线

第03章 二元合金

第03章 二元合金
形成晶体的过 程，称为结晶过程。
即内部原子由不规则的排列转变到规则排列，
结晶形成的组织，直
接影响金属内部的组
织与性能。
二、金属的结晶过程 （一）金属结晶的宏观现象 1、过冷现象：
作冷却曲线 纯金属的冷却曲线和大多数合金的 冷却曲线如图所示。
实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为
过冷。 过冷度ΔT=Tm-Tn
（2）图1－26中任一Cu-Ni合金，在平衡结晶时，由于不 同温度结晶出来的固熔体成分和剩余液相成分都不相同， 所以固熔体的成分是不均匀的。 （3）图1－28中E点成分的Pb-Sn合金室温组织中不存在共 晶体，但次生相βⅡ的含量较其它成分的Pb-Sn合金都多。
合金 一种金属元素同另一种或几种其它元素,
通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有 金属特性的物质。
组元 组成合金的独立的、最基本的单元叫做
组元。组元可以是金属、非金属元素或稳定化 合物。
二元合金 由两个组元组成的合金称为二元合
金, 例如工程上常用的铁碳合金、铜镍合金、 铝铜合金等。
相
在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结 构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分 叫做相。液态物质为液相，固态物质为固相。 固态合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。 一种相称为相变。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可 显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。 纯铜的σb为220 MPa, 硬度为40 HB, 断面收缩率ψ为70%。当 加入1%的镍形成单相固溶体后, 强度升高到390 MPa, 硬度升高到 70 HB, 而断面收缩率仍有50%。所以固溶体综合机械性能很好, 常 作为结构合金的基体相。固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的 变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。

东南大学工程材料习题参考答案

东南大学工程材料习题参考答案
3-1、塑性变形的基本方式有几种？塑性变形的的物理本质是什么？
答：塑性变形的基本方式有：滑移和孪生。
塑性变形的的物理本质：滑移和孪生共同产生的塑性变形。
滑移是晶体的一部分相对另一部分做整体刚性移动。孪生是在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面（孪生面）产生一定角度的切变
3-2、为什么金属的实际强度要比理论强度低得多？详细说明之。
7、合金渗碳体---渗碳体具有复杂的斜方晶格，其中铁原子可以部分地被其他金属原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。P36
8、相图---是一种简明的示意图，它清楚地表明了合金系中各种相的平衡条件以及相与相之间的关系。
9、共晶转变---成分为E点的液相Le同时结晶出两种成分和结构都不相同的固相αM＋βN 这种转变称为共晶转变。
第二章.习题参考答案
2-1、名词解释
晶体---指原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体。
2、非晶体---组成物质的原子是无规律、无次序地堆聚在一起的物体。
3、单晶体---结晶方位完全一致的晶体。
4、多晶体---由多晶粒组成的晶体结构。
5、晶粒---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。
3）、马氏体转变是无扩散型转变。
6-4、钢材的退火、正火、淬火、回火应用在什么场合？热处理后形成的组织是什么？
答：3、热处理后形成的组织和应用
1）、退火 p72完全退火组织： F＋P组织 应用：亚共析钢和合金钢铸、锻件
球化退火组织：球化体或球状珠光体 .应用：过共析钢或合金工具钢
去应力退火应用：组织未发生改变. 铸件、锻件、焊接件、冷冲压件
10、共析转变---从一个固相中同时析出成分和晶体结构完全不同两种新相的转变过程。

二元合金优秀课件


➢ 组元：组成合金的独立的、最基本的单元。 组元可以是金属、非金属元素或稳定化合物
➢ 合金系：由给定组元配制成一系列成分不同 的合金组成的一个系统。
合金的结构与二元合金
相的定义
机械工程材料
➢相：在金属或合金中，凡具有相同的化学成分、
相同的晶体结构并以界面相互分开的均匀组成 部分。
液态物质为液相，固态物质为固相。
合金的结构与二元合金
电子化合物的结构特点
机械工程材料
电子浓度和晶体结构具有一定的对应关系， 且成分可变，可形成以电子化合物为基的固溶 体。
生成这种合金相时, 元素的每个原子所贡献 的价电子数Au、Ag、Cu为1个, Be、Mg、Zn 为2个, Al为3个, Fe、Ni为0个。
合金的结构与二元合金
➢固态合金中两类基本相：固溶体和金属化合物 ➢合金的相状态：合金在一定条件下的相组成情
况，包括相的种类和相对量。
合金的结构与二元合金
组织的定义
机械工程材料
➢组织：在显微镜下所观察到的，具有一定大
小、形状和分布的金属内部的微观形貌。
➢ 在金属或合金中，由于形成的条件不同，各 种相将以不同的数量、形状、大小相互结合， 因此，在显微镜下，可以看到金属或合金具 有各种不同的组织。
体结构均不相同
合金的结构与二元合金
1.固溶体
机械工程材料
溶质原子溶入固态溶剂中，并保持溶剂 晶格类型而形成的相。
它总是以一种元素(与合金晶体结构相同) 作为溶剂，另一种或多种元素作为溶质的。 固溶体用α、β、γ……来表示。
合金的结构与二元合金
固溶体的分类
机械工程材料
•按溶质原子在溶剂晶格中的位置分： 置换固溶体与间隙固溶体

二元合金与相图课件PPT


2021/3/10
4
1. 固溶体的分类
（1）按溶质原子在溶剂晶格中的位置分固溶体可分为置换 固溶体与间隙固溶体两种。
置换固溶体中溶质原子代换了溶剂晶格某些结点上的原子
形成置换固溶体时，溶质原子在溶剂晶格中的溶解度主要取 决于两者的晶格类型、原子直径及它们在周期表中的位置。
2021/3/10
5
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
电子化合物主要以金属键结合, 具有明显的金属特性, 可 以导电。它们的熔点和硬度较高，塑性较差，在许多有色金属 中为重要的强化相。
2021/3/10
11
3. 间隙化合物 由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原 子半径较小的非金属元素形成的化合物为间隙化合物。尺寸较 大的过渡族元素原子占据晶格的结点位置，尺寸较小的非金属 原子则有规则地嵌入晶格的间隙之中。根据结构特点，间隙化 合物分间隙相和复杂结构的间隙化合物两种。
提高的现象称为固溶强化。
固溶体引起的晶格畸变
2021/3/10
8
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当
时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降
低。例如：纯铜的σb为220 MPa, 硬度为40 HB, 断面收缩率 ψ为70%。当加入1%的镍形成单相固溶体后, 强度升高到390
第三章 二元合金相图 概述
纯金属具有良好的导电导热性，但机械性能差，而且提炼 困难，价格昂贵，故工业上广泛应用的是合金材料。
合金 一种金属元素同另一种或几种其它元素, 通过熔化 或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。
例如:钢（铁和碳的合金） 黄铜（铜和锌的合金） 组元 组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。组元可以 是金属、非金属元素或稳定化合物。

二元合金相图


21
四 平衡结晶分析及其组织1源自金的结晶过程固溶体合金的结晶过程 22
结晶过程
1.当温度到达1点或稍下时，由L→α固溶体随着温度 的降低α％ ↑ ，L％↓。并呈树枝状形态……
2.当温度到达2点时液相完全消失，得到100％α。
液相的成分1→α1→α2→…以致消失。 固相成分由c1→c2→2→… α(ob成分) 最后得到成分均匀的ob成分等轴状的α固溶体。
16
第二节 匀晶相图
一．相图的基本概念
● 相图：研究合金在平衡的条件下（无限缓慢冷却，比如 0.5~1.50C/min） ，合金的状态与温度、 成分间的关系的图解称 为相图或平衡图。
● 合金系：指研究的对象。如：Fe-C系，Pb-Sn系等。
● 状态：指合金在一定条件下有哪几相组成， 称为合金在该条 件下的状态。 如纯铁在1538℃以上的状态为液相;在1538℃时为液相和固 相两相共存; 1538℃以下为固相.
匀晶转变：在一定温度范围内，不断由液相中凝固出 固溶体，液相、固相成分都不断随温度的下降而沿液 相线和固相线变化的过程，叫做匀晶转变。
23
五 匀晶结晶的特点
1）树枝状长大：a固溶体在从液相中结晶出来的过程中， 包括有生核和长大两个过程，但固溶体更趋于呈树枝状 长大。
2）变温结晶过程：在一个温度区间进行。
14
B.复杂结构的间隙化合物
当非金属原子半径（rB）与金属原子半径（rA）之比rB /rA大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。
（1）形成条件：两类元素的负电性相差较大且满足rB /rA > 0.59
（2）特性
(a) 复杂结构如：Fe3C 、Cr7C3 Cr23C6 (b) 高熔点、高硬度，但比间隙相的略低，在钢中也起强化作用； 塑性为零，加热容易分解 © 常形成Cr、Mn、Co、Fe的碳化物或它们的合金碳化物，常见 的类型有：M3C、M7C3、M23C6、M6C。

机械工程材料第三章复习题(合金的结晶和合金化原理)-选择和判断

第三章复习题（合金的结晶和合金化原理）1、由于物质中热能（Q）或成分(C)不均匀所引起的宏观和微观迁移现象统称为扩散现象。

2、在研究空间内温度或浓度不随时间而变化的扩散称为稳态扩散。

3、在研究空间内温度或浓度随时间而变化的扩散称为非稳态扩散。

4、单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量与温度或浓度梯度成正比，这一规律称为扩散第一定律。

5、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。

6、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。

7、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。

8、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。

9、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。

10、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。

11、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。

12、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。

13、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。

14、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。

15、在只有固态下发生的相变称为固态相变。

16、固溶体随温度降低，溶解度减小，多余的溶质原子形成另一种固溶体或化合物的过程称为脱溶沉淀。

17、由一个固相同时转变成两种成分不同但晶体结构相同且与母相晶体结构也相同的转变称为调幅分解。

18、由一个固相同时转变成两种固相的转变称为共析转变。

19、由两个固相转变成一种固相的转变称为包析转变。

20、原子扩散的结果使成分更均匀或形成新的相。

我的答案：√21、温度越高，扩散系数越小，扩散速度越慢。

我的答案：×22、渗碳温度越高，渗碳速度越快。

我的答案：√23、气氛碳势小于工件表面含碳量时气氛中的碳原子向工件内扩散。

我的答案：×24、工件表面与介质之间的换热系数越大，则工件加热或冷却速度越快，工件内的温度梯度也越大。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

(2）两相的质量比
QL bc 80 60 20 2 Q ab 60 50 10 1
(3）两相的相对质量
QL bc 80 60 20 2 W ( L) 66.67% Q合金 ac 80 50 30 3
W ( )
Q ab 60 50 10 1 33.33% Q合金 ac 80 50 30 3
1. Cu-Ni合金的结晶过程
L L+α α
2. 匀晶结晶的特点(5个特点) (1) α固溶体从液相结晶出来的过程中，也包括生核 与长大过程。
生核
长大
纯金属为 恒温结晶
(2) 固溶体结晶在一个 温度区间内进行。即 变温结晶过程。
2. 匀晶结晶的特点(5个特点) (3) 在两相区内，温度 一定时，液相和固相的 成分是确定的 。
片状珠光体
w(c)=0.77%
球状珠光体
3.组织与性能的关系
金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。
注意： (1)在某些情况下，金属的组织名称相同，组成相 也相同，但晶粒形状、大小不同，则它们的性能 也不同。
(2)在某些合金中，在显微镜下观察它们的组织， 组成相相同，且形状、大小无明显差异，只是其 成分有所不同，这时表现出来的性能也不相同。
bc长度代表液相的 质量，随着温度下 降，液相越来越少 ，bc越来越短。 ab长度代表固相的 质量，随着温度下 降，固相越来越多 ，ab越来越长。 ac长度代 表合金的 质量。
a
QL
b
c
Qα
P17
例题(应用) 将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢 冷至如图所示的温度T1，求此时 (1) 两相的成分； (2) 两相的质量比； (3) 两相的相对质量； (4) 两相的质量。 合金质量： Q合金=20+30=50kg 合金的成分：含Cu:20/50=40% 含Ni:30/50=60% (1)两相的成分，T1温度时： 液相：含Cu 50% Ni 50% 固相：含Cu 20% Ni 80%
温度为T1时 液相的成分 温度为T1时 固相的成分
2. 匀晶结晶的特点(5个特点) (4) 在两相区内，温度一定时，两相的质量比是确定的
T1
a1
b1
c1
如在T1温度时，两相的 质量比可用下式表达。
QL b1c1 Q a1b1
杠杆定律
QL a1b1 Q b1c1
a1
QL
b1
c1
Qα
2.金属化合物 正常价化合物 金属化合物 电子化合物 间隙化合物
复杂结构的间隙化合物 间隙相
金属化合物特点： 熔点较高、硬度高、脆性大。
Fe3C
(1)正常价化合物 严格遵守化合价化合规律的化合物称正常 价化合物。如：Mg2Si
(2)电子化合物 不遵守化合价规律但符合一定电子浓度的化合物 称电子化合物。 电子浓度是指化合物中价电子数与原子数之比。
P17
QL为L相的质量； Qα为固相的质量； b1c1、a1b1为线长,可用其成 分坐标上的数字来度量。
杠杆定律的证明 ①设合金的总量为 Q合金，其中Ni的质 量分数为b，在T1 温度时，L中的质 量分数为a，α中的 质量分数为c
T1
②合金中含Ni的总质量=L相中含Ni的质量+ α中含Ni的质量 Q合金×b=QL ×a+Qα ×c Q合金=QL +Qα (2) (1)
(4)共析相图 (5)含有稳定化合物的合金的结晶相图
(2)共晶相图(eutectic phase diagram)
共晶反应
一种液相
固 相1
恒温
固 相2
Pb-Sn(铅-锡)合金相图
Ld c e
(3)包晶相图(peritectic phase diagram)
包晶反应
一种液相 + 固相
1.1.3金属材料的组织 1.组织的概念
金相试样的制备： 取样(小块金属材料) →磨光(用金相砂纸) →抛 光(用绒布+抛光剂) →腐蚀→吹干
在显微镜下观察，可以看到金属材料内 部的微观形貌。这种微观形貌称做显微组织 ，简称组织。
抛光机
金相显微镜
1-光源 2-拨盘 3-底座物镜 4-孔径光阑 5-视场光阑旋钮 6-视场光阑滚花螺丝 7-固定滚花螺钉 8-双筒目镜镜管 9-目镜 10-载物台 ll-物镜 12-物镜转换盘 13-镜架 14-粗调手轮 15-微调手轮
例：求CuZn的电子浓度？ 在元素周期表中Cu排29，Zn排30 则价电子数：1(Cu)+2(Zn)=3 原子数：1(Cu)+1(Zn)=2 电子浓度=3/2 问Cu5Zn8 电子浓度为多少？
(3)间隙化合物 由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等 原子半径较小的非金属元素形成结晶
合金的结晶通常运用合金相图来分析合金的 结晶过程。 什么是相图？ (phase diagram) 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 A B
相图的制作过程——四步：
1. 配制一系列成分的合金 如：(1) 100%Ni+0%Cu (2) 80%Ni+20%Cu (3) 60%Ni+40%Cu (4) 40%Ni+60%Cu (5) 20Ni%+80%Cu (6) 0%Ni+100%Cu 2.测出上述合金的冷却曲线
1. 固溶体
与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合 金中含量较多，另一组元为溶质，含量较少。 固溶体用α、β、γ等符号表示，A、B组元组 成的固溶体用A(B),其中A为溶剂，B为溶质；
(1) 固溶体的分类
按溶质原子在溶剂晶格中的位置，固溶体可分为： 置换固溶体和间隙固溶体
按溶解度固溶体可分为：有限固溶体和无限固溶体
另一种固相
Pt-Ag（铂-银）合金相图
c Ld e
恒温
(4)共析相图(eutectoid phase diagram)
共析反应
一种固相
固 相1
固 相2
共析相图
d c e
恒温
(5)含有稳定化合物的合金的结晶相图
Mg-Si合金相图
2.2.2 合金的性能与相图的关系
1. 合金的使用性能与相 图的关系 2. 合金的工艺性能与 相图的关系
a
QL
b
c
Qα
QL c b ③联合求解上述两式 Q b a
P17
T1
QL bc Q ab
合金中液相和固 相在合金中所占 的相对质量。
QL bc Q合金 ac
Q ab Q合金 ac
a
QL
b
c
Qα
P17
杠杆定律的理解 QL.ab=Qα.bc
T1 a a c c
QL bc Q ab
溶解度：溶质在固溶体中的极限浓度即为溶质在 固溶体中的溶解度。 若超过这个溶解度有其他相形成，则此种固溶体 为有限固溶体。 若溶质可以任意比例溶入，即溶质的溶解度可达 100，则固溶体为无限固溶体。 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律可分为： 无序固溶体和有序固溶体
(2) 固溶体的性质 什么是固溶强化?造成固溶强化的原因是什么? ①固溶强化就是通过形成固溶体使金属强度 和硬度提高的现象。 ②造成固溶强化的原因是固溶体随着溶质原 子的溶入而晶格发生畸变,晶格畸变增大位错运动 的阻力,使金属的滑移变形变得更加困难,从而提 高合金的强度和硬度。
组元：组成合金独立的最基本的单元。
由两个组元组成的合金称为二元合金。 如：铁碳合金、铜镍合金
相：凡化学成分相同、晶体结构相同并有 界面与其他部分分开的均匀成分叫相。 合金组元通过溶解 形成一种成分和性 能均匀、且结构与 组元之一相同。
液相
相
固相
固溶体
金属化合物
合金组元相互作 用形成的晶格类 型和特性完全不 同于任一组元的 新相。
第2讲完
1.2金属材料的性能
工艺性能：指制造工艺过程中材料适应加工的性能。
使用性能：指金属材料在使用情况下所表现出来的性能。 1.2.1金属材料的工艺性能
零
件
1.铸造性能 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称 为铸造性能。 2.锻造性能 金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称为 锻造性能。 3.焊接性能 金属材料对焊接加工的适应性称为焊接性能。 4.切削加工性能 切削加工一般用切削后的表面质量和刀具寿 命来表示。 5.热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即 钢接受淬火的能力。
图 合金的使用性能与相图的关系 图 合金的工艺性能与相图的关系
2.2.3 铁碳合金
1.铁碳相图
图 铁碳合金的各种化合物
图 铁碳相图(铁碳平衡相图) (iron-carbon equilibrium phase diagram)
图 标注组织的铁碳相图
(1)铁碳合金中的组元 ①Fe
熔点：1538℃、相对密度7.87g/cm3 机械性能：强度低、硬度低、塑性好 ②Fe3C(渗碳体,cementite)
枝晶偏析：一 个晶粒内化学 成分不均匀的 现象。
组织组成物：指合金组织中那些具有确定本质 ，一定形成机制的特殊形态的组成部分。组织 组成物可以是单相，或两相混合物。
F
P
亚共析钢：( 铁素体)F+（珠光体）P 在显微镜下，白色为F和黑色为P
相图的种类
(1)匀晶相图 (2)共晶相图 相图的种类 (3)包晶相图
机械性能：硬度高、脆性大
(2)铁碳合金中的相(5种）
①液相L 铁与碳液溶体
②δ相(高温铁素体)
碳在δ-Fe铁中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。 1394℃以上存在 1495℃时溶碳量最大，碳质量分数为：0.09%
③α相(铁素体，用符号F或α表示) 碳在α -Fe铁中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。 室温时碳质量分数为：0.0008% 600℃时碳质量分数为：0.0057% 727℃时溶碳量最大，碳质量分数为：0.0218% 机械性能：强度低、硬度低、塑性好