1、铜铜-镍合金匀晶相图镍合金匀晶相图CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+纯铜纯铜熔点熔点纯镍纯镍熔点熔点液相线液相线固相线固相线液相区液相区固相区固相区液固两相区液固两相区二、匀晶相图二、匀晶相图1 1、铜镍合金相图相区分析、铜镍合金相图相区分析 相图分析相图分析(点、线、区点、线、区)两点两点：纯组元的熔点：纯组元的熔点 两线两线：L,SL,S相线相线 三区三区：L,L+L,L+。2 2、合金的结晶过程、合金的结晶过程平衡结晶平衡结晶形核和晶粒的长大形核和晶粒的长大能量起伏能量起伏 、结构起伏、成分起伏、结构起伏、成
2、分起伏L +L2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.固溶体合金在平衡结晶过程中，固相成分固溶体合金在平衡结晶过程中，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化沿固相线变化，液相成分沿液相线变化LL3 3、杠杆定律及其应用、杠杆定律及其应用设合金成分为设合金成分为，合金的总质量为合金的总质量为m m，在在T T温度时，固相成分温度时，固相成分 ，液液相成分相成分 L L，对应的质量对应的质量 m m ，m mL Lm
3、mmmmmLLLabbcmmLLacabmmacbcmmLacabmmacbcmmL注意：杠杆定律只适用注意：杠杆定律只适用于于两相区两相区;三点三点要找准要找准例：求例：求30%30%NiNi合金在合金在1280 1280 时时 相的相对量相的相对量CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+ac30a1b1c11280 C解：作成分线和解：作成分线和温度线如图。温度线如图。6618根据杠杆定律推根据杠杆定律推论，论，Q Q /Q Q=a a1 1b b1 1/a/a1 1c c1 1=12/48=1/4=12/48=1/
4、4答：所求答：所求合金在合金在1280 1280 时时 相的相的相对质量为相对质量为1/41/4。例：固溶体合金的相图如图所示，试例：固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：根据相图确定：(a)(a)成分为成分为40%B40%B的合金首先凝固的合金首先凝固出来的固体成分；出来的固体成分；(b)(b)若首先凝固出来的固体成分含若首先凝固出来的固体成分含60%B60%B，合金的成分为多少？，合金的成分为多少？(c)(c)成分为成分为70%B70%B的合金最后凝固的合金最后凝固的液体成分；的液体成分；(d)(d)合金成分为合金成分为50%B50%B，凝固到某，凝固到某温度时液相含有温度时液相含有4
5、0%B40%B，固体，固体含有含有80%B80%B，此时液体和固体，此时液体和固体各占多少分数？各占多少分数？4 4、合金的不平衡结晶与树枝状偏析、合金的不平衡结晶与树枝状偏析 由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，无由于冷却速度较快，合金在结晶过程中，无论固相或液相中的原子都来不及充分扩散，这论固相或液相中的原子都来不及充分扩散，这种结晶过程称为不平衡结晶。种结晶过程称为不平衡结晶。由于各层之间的原子来不及扩散，这种成分由于各层之间的原子来不及扩散，这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温，这不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温，这种现象叫枝晶偏析或树枝状偏析。种现象叫枝晶偏析或树枝状偏析
6、。由于一个枝晶形成一个晶粒，也叫晶内偏析。由于一个枝晶形成一个晶粒，也叫晶内偏析。三、共晶相图三、共晶相图共晶转变共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固 相的转变。相的转变。共晶相图共晶相图：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。)共晶组织共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）：共晶转变产物（是两相混合物）。三、共晶相图三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线液相线L固相线固相线 +L+L+固溶线固溶线 固溶线固溶线 1
7、 1）点点：纯组元熔点；最大溶解度点；：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶共晶点（是点（是 亚共晶亚共晶、过共晶合金过共晶合金成分分界点）等。成分分界点）等。2 2）线线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。3 3）区区：3 3个单相区；个单相区；3 3个两相区；个两相区；1 1个三相区。个三相区。1.1.相图分析（相图三要素）相图分析（相图三要素）共晶线共晶线2.2.共晶转变分析共晶转变分析PbSnT,CL +L+L+共晶反应线共晶反应线表示从表示从M点到点到N点点范围的合金，在范围的合金，在该温度上都要发该温度上都要发生不同程度上的生不同程度上的共晶反
8、应。共晶反应。MN共晶点共晶点表示表示E点成分的合点成分的合金冷却到此温度金冷却到此温度上发生完全的共上发生完全的共晶转变。晶转变。ELE M+N无论从何处开始无论从何处开始,体系点达到共晶线体系点达到共晶线液相组成达到液相组成达到E点点共晶反应要点共晶反应要点 共晶转变在恒温下进行。共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。PbSnT,CL +L+L+MNE 3
9、3 合金的平衡结晶及其组织合金的平衡结晶及其组织 （以（以Pb-SnPb-Sn相图为例）相图为例）（1 1）Wsn2Wsn2的合金的合金 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(2)X1合金结晶过程分析（合金结晶过程分析（2 Wsn19）MNfgX1T,CtL L LL+冷却曲线冷却曲线 +1234PbSnT,CL +L+L+18
10、3E(3)X2合金结晶过程分析合金结晶过程分析（共晶合金共晶合金）X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶体共晶体冷却曲线冷却曲线(+)PbSnT,CL +L+L+183MNE(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein
11、 under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(4)X3合金结晶过程分析合金结晶过程分析（亚共晶合金亚共晶合金）X3T,CtLL+(+)+12(+)+PbSnT,C
12、L +L+L+183MNEL+(+)+(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.标注了组织组成物的相图标注了组织组成物的相图MEN 组织组成物与组织图组织组成物与组织图 组织组成物：组成材料的中各个不同本质和形态的部分。组织组成物：组成材料的中各个不同本质和形态的部分。组织图：用组织组成物填写的相图。组织图：用组织组成物填写的相图。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。相图与性能的关
13、系相图与性能的关系1.1.合金的使用性能与相图的关系合金的使用性能与相图的关系 固溶体中溶质浓度固溶体中溶质浓度 强度、硬度强度、硬度 组织组成物的形态对强度影响很大。组织越细密，强度越高。组织组成物的形态对强度影响很大。组织越细密，强度越高。2.2.合金的工艺性能与相图的关系合金的工艺性能与相图的关系 铸造性能铸造性能液固相线距离愈小，结液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金），则流动性晶成分的合金），则流动性好，不易形成分散缩孔。好，不易形成分散缩孔。锻造、轧制性能锻造、轧制性能单相固溶体合金，变形抗单相固溶体合金，变形抗力小，变形均匀，易开裂。力小，变形均匀，易开裂。
