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合金相结构PPT课件

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合金相图.ppt

合金相图.ppt
1、铜镍合金相图相区分析 液相线tAa2aa1tB：开始结晶的温度线。 固相线tAb2cb1tB ：结晶终止线。 由线包围的区域称为相区
单相区：液相线以上为液体L 固相线以下为固溶体α
双相区：固液相线之间L、α两相 同时共存，以L+α表示
二、匀晶相图 2 、合金的结晶过程 匀晶转变的结晶过程：L→L+α →α
性能: 一般较硬、脆
三、机械混合物
液态金属在平衡凝固时形成的两种固溶体或 固溶体加金属化合物的混合物(机械混合物)
单一固溶体：强度、硬度较低 单一化合物：硬而脆 机械混合物——不是一种单一相
3.2 二元合金相图
概念： 合金相图是用图解的方法表示不同 温度及成分下合金系中各相的平衡 关系，又称平衡图或状态图。
❖ 共晶转变：一个液相在冷却过程中 同时结晶出两个结构不同的固相的转变。 即：L+
❖共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。
❖共晶相图：具有共晶转变的相图。 如Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu和Mg-Al等。
1、Pb－Sn合金相图分析
• ⑴ 相：L、、
——Sn在 Pb中的固溶体， ——Pb 在Sn中的固溶体。
AS 727℃
( AE + Fe3C ) Ld ( FP + Fe3C ) P
A T°
G
Fe - FEeCF3线C:共相晶转图变
匀晶相图
L L→L共d(晶A+相F图e3C)
D
G时S不线同（成AL3分+）的A：A开冷始却
A
析出铁素体F的温度线
铁碳合金：铁和碳两种元素组成的合金。 铁碳相图：研究钢铁成分、组织和性能
之间关系的理论基础，制定 热加工工艺的依据。

合金的结构及相图 ppt课件

合金的结构及相图 ppt课件
• 是由第一族元素、过渡族元素与第二至第 五族元素结合而成
• 此类化合物不遵守原子价规律，而是服从 电子浓度规律，即按照一定的电子浓度组 成一定的晶格结构的化合物
• 电子浓度是化合物中价电子数与原子数之 比
课件
17
• 如CuZn化合物，其原子数为2，Cu的价电 子数为1，Zn 价电子数为2，故其电子浓度 为3/2。
课件
34
课件
35
2) 两平衡相相对量的确定
• 在两相区内，对特定的温度，两相的质量 比是一定值。图12-28(b)中wNi=x%成分的 合金，在T1温度时，两相的质量之比，可 用下式表达：
m l xc m a ax
• 式中：ml为L相的质量；ma为相反质量； xc、ax为线段长度。
课件
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质量相对量wl、wa可由式下计算：
课件
25
在下面的讨论中将用到以下这些概念：
• 组元：组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质称 为组元。元素是组元。此外，在研究问题范围内既不分解 也不发生任何化学反应的稳定的化合物也是组元。
• 合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系 列不同成分的合金，称为合金系。
• 相图：表示合金系在平衡条件下，合金的状态与成分、温 度之间相互关系的图形。所谓平衡，也称为相平衡。是指 合金在相变过程中，原子能充分扩散，各相的成分相对质 量保持稳定，不随时间改变的状态。在实际的加热或冷却 过程中，控制十分缓慢的加热或冷却速度，就可以认为是 接近了相平衡条件。
课件
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(3) 杠杆定律
• 当合金处于两相区内任一温度时，L、α相 的成分及两相的相对量可按下述方法确定 ：
1) 两相成分的确定 • 如图1.2-27所示，过温度（t1）作水平线，

合金的结构与相图(材料第三章)

合金的结构与相图(材料第三章)
组成合金的元素可以全部是 黄铜 金属，也可是金属与非金属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
2
相:是指金属或合金中凡成
单相
合金
分相同、结构相同，并与其
它部分有界面分开的均匀组
成部分。
显微组织:是指在显微镜下 观察到的金属中各相或各晶 粒的形态、数量、大小和分 布的组合。
界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 4. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应的数字和字母。
相图中,结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相16 线。
第三节 匀晶相图
两组元在液态和固 态下均无限互溶时 所构成的相图称二 元匀晶相图。
以Cu-Ni合金为例 进行分析。
Cu-Ni合金相图
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一、相图分析
相图由两条线构成，上 面是液相线，下面是固 相线。
相图被两条线分为三个 相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为 固溶体区，两条线之间 为两相共存的两相区 （L+ ）。
L
液相线 L
+
固相线
Cu

成分（wt%Ni）
Ni
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二、合金的结晶过程
除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以Ⅰ合
图解。又称状态图或平衡图。 相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，
是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。
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1、组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存
在的物质。
2、合金系是指由两个或两个以 上元素按不同比例配制的一系
列不同成分的合金。多数情况 下组元是指组成合金的元素。 但对于既不发生分解、又不发 生任何反应的化合物也可看作 组元,

合金的结构和相图

合金的结构和相图
3.共析相图： 一定成分的固相，在一定温度下，同时 析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相，这个 转变过程称为共析反应。
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)

合金相图课件

合金相图课件

六、铁碳相图得应用
1、在钢铁材料选用方面得应用
●建筑结构与各种型钢需用塑性、韧性好得材料,因此选 用碳含量较低得钢材。
●各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好得材料。 应选用碳含量适中得中碳钢。各种工具需用硬度高与耐 磨性好得材料,则选碳含量高得钢种。
➢在1495 ℃发生包晶转变
1495 ℃
A
1495℃
LB+H
γJ
H N
J
B
E
➢在1148℃发生共晶转变
G
1148℃
LC
γE+Fe3C
P
S
➢ 在727℃发生共析转变
γS
727℃ P+Fe3C Fe
L
1227℃
D
C
F
1148℃
K
727 ℃
Fe3C
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
注意:共析转变与共晶转变得区别
L'd
共晶白口铸铁的室温组织
(七)过共晶白口铸铁(4、3% < Wc < 6、69%)
组织:L’d+ Fe3CІ (L’d →P+Fe3CⅡ +Fe3C ) 性能:硬而脆。
L’d
Fe3CІ
过共晶白口铸铁室温组织
四、组织组成物与含碳量关系(P77)
类别名称
含碳量Wc （%）
室温平衡组织
工业纯铁 亚共析钢 共析钢
工业纯铁——<0、02%C, 冷轧提高强度,得到冷轧板。
0.0008 Q
晶界 F
工业纯铁室温组织 F
(三)珠光体(P)——与Fe3C形成得机械混合物
相:+ Fe3C两种相组成

第二章 合金相结构和二元合金相图(新PPT).

第二章 合金相结构和二元合金相图(新PPT).


第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.2 二元合金相图
三．匀晶相图
3．杠杆定律极其应用
当合金在某一温度处于相图中的两相区时，从相图中不仅可知两 平衡相的成分，还可应用“杠杆定律”求出两个平衡相的重量比。现 以图6铜镍合金中含x%Ni的合金为例，来说明杠杆定律极其应用。
第二章 合金的相结构与二元合金相图

固溶体性能的变化：
① 置换固溶体 → 晶格畸变； ② 间隙固溶体 → 晶格畸变
③ 晶格畸变 → 强度、硬度上升，塑性、韧性下降→ 固溶强化。
第二章

合金的相结构与二元合金相图
2.1 合金的相结构
固溶体性能的变化
图2
固溶体中大、小溶质原子所引起晶格畸变示意图
第二章
合金的相结构与二元合金相图
2.1 合金的相结构
（3）间隙化合物


r非金属 r金属
0.59
简单间隙化合物
r非金属 r金属
0.59
复杂间隙化合物
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.2 二元合金相图
一．概述 二．二元合金相图的制作 三．匀晶相图 四．共晶相图 五．包晶相图 六．其它二元相图
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.2 二元合金相图

平衡结晶是合金在极缓慢的冷却过程中，原子能够充分扩散，随 时达到相平衡的结晶过程。 当合金从高温缓慢地冷却到与液相线相交的t1温度并稍过冷时， 开始从液相L1中结晶出成分为的α1 固溶体。固相成分沿着固相 线变化，液相成分沿着液相线变化。当然随着结晶的进行，液相 量逐渐减少，固相量逐渐增加。在t2到t3温度间，结晶继续进行， 液相成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化，并在温度 t3 时结晶完毕，得到成分为 3（含60%Ni）的单相固溶体，由一颗 颗的晶粒组成。
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一、基本概念
2相 （1）相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 （2）组织：由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。 如单相、两相、多相合金。金属及合金的组织一般应
用显微镜才能看到，所以常称显微组织。
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一、基本概念
（2）相的分类 合金中的相按结构可分为固溶体和金属化合物。 固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。 金属化合物（中间相）：组成原子有固定比例， 其结构与组成组元均不相同的相。
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三、 金属间化合物
➢ 中间相是由金属与金属，或金属与类金属 元素之间形成的化合物，这些化合物结构一 般比较复杂，而且具有金属特性，所以也称 为金属间化合物。 ➢包括：正常价化合物、电子化合物（电子 相）、 间隙化合物 。
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三、金属间化合物
1 正常价化合物 （1）形成：电负性差起主要作用，符合原子价
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二、固溶体
➢ 纯铜的σb 为220MPa, 硬度为40HBS, 断面收 缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体
后, 强度升高到390MPa, 硬度升高到70HB, 而 断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械 性能很好, 常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。
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二、固溶体
6、 固溶体的性能
固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。 （1）固溶强化：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。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。
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。
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二、固溶体
间隙固溶体
置换固溶体
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二、 固溶体
3、 置换固溶体 （1）置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。 （2）影响置换固溶体溶解度的因素 a 原子尺寸因素
原子尺寸差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。 △r=(rA-rB)/rA
当△r<15%时，有利于大量互溶。
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二、 பைடு நூலகம்溶体
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二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金的 无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫 做有序化。
合金的相结构
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一、基本概念
1 合金 （1）合金：两种或两种以上的金属，或金属与
非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。 （2）组元：组成合金最基本的物质。（如一元、
二元、三元合金〕，可以是元素，也可以是化合 物。
（3）合金系：给定合金以不同的比例而合成的 一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr等。
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二、固溶体
1、定义： ➢合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、 且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。 ➢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 成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶 质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一 般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
b 晶体结构因素 结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。
c 电负性因素 电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大。
d 电子浓度因素 电子浓度e/a越大，溶解度越小。e/a有一极限值，与溶 剂晶体结构有关。一价面心立方金属为1.36，一价体心立 方金属为1.48。 （上述四个因素并非相互独立，其统一的理论的是金属与 合金的电子理论。）
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三、 金属间化合物
4 金属化合物的特性 （1）力学性能：高硬度、低塑性，即硬而脆。合
金中含有金属化合物时, 强度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韧性降低。 金属化合物是工具钢、高速钢 等钢中的重要组成相。
（2）物化性能：具有电学、磁学、声学性质等， 可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料等。
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二、 固溶体
4、 间隙固溶体 （1）组成：原子半径较小（小于0.1nm)的非
金属元素溶入金属晶体的间隙。 （2）影响因素：原子半径和溶剂结构。 （3）溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶
体。
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二、固溶体
5、 固溶体的结构
（1）晶格畸变。 （2）偏聚与有序：取决于同类原子和异类原子间结合力 的相对大小。完全无序、偏聚、部分有序、完全有序。
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三、金属间化合物
3 间隙化合物 （1）形成：尺寸因素起主要作用。 （2）结构：
➢复杂间隙化合物：主要是铁、钴、铬、锰的化合物，结构 复杂。如Fe3C。 ➢简单间隙化合物（间隙相）：金属原子呈现新结构，非金 属原子位于其间隙，结构简单。如面心立方VC。
（3）组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂间隙 化合物的金属元素可被置换。
规则。 （2）键型：随电负性差的减小，分别形成离子
键、共价键、金属键。 （3）组成：AB或AB2。
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三、金属间化合物
2 电子化合物（电子相） （1）形成：电子浓度起主要作用，不符合原
子价规则。 （2）键型：金属键（金属－金属）。 （3）组成：电子浓度对应晶体结构，可用化
学式表示，可形成以化合物为基的固溶体。