武汉理工大学工程材料第4章

工程材料机械制造基础-Ⅰ第四章合金的结晶与相图机电工程学院金工学部王志海第四章合金的结晶与相图(CrystalandPhaseDiagramofAlloy)基本概念合金在固态下的相结构及性能二元合金相图的建立与结晶过程分析第一节基本概念合金(alloy)组元(元)(element)相(phase)显微组织(microscopicstructure)第二节合金在固态下的相结构及性能固溶体(solidsolution)金属化合物(metalliccompound)机械混合物(mechanicalimpurity)一.固溶体(solidsolution)溶剂A+溶质B=Cbccfccbcc例如:α–Fe+C=F(铁素体)体心六方体心固溶体的结构特点铁素体的晶体结构一)固溶体的主要类型及形成条件1.置换固溶体(substitutionsolidsolution)*形成特征:R溶剂≈R溶质例如:Au-Cu置换固溶体结构示意图置换固溶体的分类无限固溶体有限固溶体无序固溶体有序固溶体有序固溶体结构示意图Cu3AuCuAu2.间隙固溶体(interstitialsolidsolution)*形成的特征:R溶质/R溶剂0.59例如:Fe-C间隙固溶体结构示意图二)固溶体的性能固溶强化(solutionstrength)晶格畸变(distortionoflattice)溶质原子对晶格畸变影响示意图二.金属化合物(intermetalliccompound)溶剂A+溶质B=Cbccfcccph例如:3Fe+C=Fe3C体心六方复杂结构金属化合物的结构特点具有原子整数倍关系3Fe+C=Fe3C体心六方复杂结构8000%HB80350%0%渗碳体(Fe3C)晶格结构示意图一)金属化合物的主要类型1.正常价化合物(normalcompounds)2.电子价化合物(electroncompounds)3.间隙化合物(interstitialcompounds)二)金属化合物的主要性能具有一定程度的金属性质。具有较高的熔点。硬度较高。脆性高。三.机械混合物(mechanicalimpurity)机械混合物的结构特点具有重量百分比的关系溶剂A+溶质B=Cbccfccbcc+fcc例如88.5％F+11.5％Fe3C=100％P体心复杂结构体心+复杂机械混合物的性能特点取决于组元的相对数量。取决于组成相的大小和形状。具体数值介于组元性能之间。第三节二元合金相图的建立与结晶过程分析一.基础知识1.合金系(alloyseries)2.平衡组织(statenchyma)3.相图(phasediagram)二.相图的建立名称A金属B金属晶格类型bccbcc熔点高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%……..……..…….合金920%80%合金1010%90%合金110%100%热分析法二.相图的建立时间温度90705030AB温度A温度B温度abab:液相线ab:固相线LL+SSL:液相区S:固相区L+S:液固共存区AB温度TLTSTnbacABabLS温度100°C时,糖在水中的饱和度为80%。90°C时,糖在水中的饱和度为70%。过饱和体的浓度为含糖量90%。1.匀晶相图TLTSTnbac杠杆定理QS=(bc／ab)100%QL=(ac／ab)100%QS+QL=1aQS+bQL=cABabLS温度QLQs2.共晶相图温度成分100%A100%BLSAL+SASBL+SB2.共晶相图SA+(SA+SB)SB+(SA+SB)X%Y℃SA+SBLXSA+SBY℃SALSALSAL温度成分100%A100%BLL+SAL+SB共晶相图的建立共晶相图SA+(SA+SB)SB+(SA+SB)X%Y℃SA+SB温度成分100%A100%BLL+SAL+SBSA+(SA+SB)SB+(SA+SB)X%Y℃SA+SB温度成分100%A100%BSS+SAS+SB3.共析相图SXSA+SBY℃共析相图4.包晶相图相图与合金物理、力学性能之间的关系合金的流动性、缩孔性质与相图之间的关系本章的作业P653.4.5.9.欢迎进入第五章学习内容