第三章 金属的相变和相图
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第三章合金的结构与二元状态图【重点内容】1.合金中相的类型:固溶体、化合物;2.二元合金相图的基本概念:相、组织、组元、相图、合金、合金系等;3.二元合金相图的分析方法,熟悉几种最基本的二元合金相图;4.杠杆定律及其应用;5.固溶强化、弥散强化的定义。
【本章难点】固溶体和金属间化合物的概念、固溶体的分类、二元合金相图的分析方法及杠杆定律的应用。
【基本要求】1.掌握合金相结构的基本类型;2.熟悉状态图的建立及用途;3.掌握二元合金状态图的基本类型。
§1合金中的相结构【合金的基本概念及实用意义】:通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金。
众所周知,金属材料在现代工农业生产及人们的日常生活中占有极其重要的地位,虽然各种纯金属都具有优良的导电性、导热性、化学稳定性等特点。
但是各种纯金属的强度、硬度、耐磨性等机械性能都比较差,满足不了人们对金属材料使用性能上的要求,因此自古至今人们都在生产和使用着合金材料。
合金不仅在强度、硬度、耐磨性等机械性能方面比纯金属高,而且在电、磁、化学稳定性等物理化学性能方面也能与纯金属相媲美或更好,所以对合金的研究与使用更有实际意义。
组成合金的最基本的、独立的物质称为组元,通常是指组成该合金的元素或某些化合物,根据合金组元数目的多少,把合金分为二元合金、三元合金和多元合金。
如:铁碳合金就是由铁和碳二组元组成的二元合金。
【合金中的相结构】目前应用的合金中大多是采用熔炼法生产的,熔炼法即首先需要得到具有某种化学成分的均匀一致的合金溶液,将其降温冷却,使其结晶为固态合金。
合金的结晶过程同纯金属一样,通过形核和长大来实现的。
由于在合金中含有两种或两种以上元素的原子,它们之间必然要发生相互作用,因而使得生成的结晶产物往往不是只含有一种元素的小晶体(晶粒),而是含有两种或多种元素的小晶体。
在固态合金中,这些由多种元素构成的小晶体的化学成分和晶格结构可以是完全均匀一致的,也可能是不一致的。
第三章二元合金相图和合金的凝固一.名词解释相图、相律、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、包析转变、异晶转变、平衡结晶、不平衡结晶、异分结晶、平衡分配系数、晶内偏析、显微偏析、区域偏析、区域提纯、成份过冷、胞状组织、共晶组织、亚共晶组织、过共晶组织、伪共晶、离异共晶、二.填空题1.相图可用于表征合金体系中合金状态与和之间的关系。
2.最基本的二元合金相图有、、。
3.根据相律,对于给定的金属或合金体系,可独立改变的影响合金状态的内部因素和外部因素的数目,称为,对于纯金属该数值最多为,而对于二元合金该数值最多为。
4.典型的二元合金匀晶相图,如Cu-Ni二元合金相图,包含、两条相线,、、三个相区。
5.同纯金属结晶过程类似,固溶体合金的结晶包括和两个基本过程。
6.勻晶反应的特征为_____________,其反应式可描述为________ 。
7.共晶反应的特征为_____________,其反应式可描述为___________ _。
8.共析反应的特征为_____________,其反应式可描述为_____________。
9.金属或合金在极缓慢冷却条件下进行的结晶过程称为。
纯金属结晶时所结晶出的固相成分与液相成分,称为;而固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分,称为。
10.固溶体合金经不平衡结晶所产生的两类成分偏析为、。
11.固溶体合金产生晶内偏析的程度受到溶质原子扩散能力的影响,若结晶温度较高,溶质原子的扩散能力小,则偏析程度。
如磷在钢中的扩散能力较硅小,所以磷在钢中的晶内偏析程度较,而硅的偏析较。
12.固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时,结晶树枝主轴含有较多的________组元。
严重的晶内偏析降低合金的,为消除枝晶偏析,工业生产中广泛采用的方法。
13.根据区域偏析原理,人们开发了,除广泛用于提纯金属、金属化合物外,还应用于半导体材料及有机物的提纯。
通常,熔化区的长度,液体的成分,提纯效果越好。