二元系相图ppt课件.ppt

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1、第七章 二元系相图及其合金凝固,本章要求,1. 几种基本相图： 匀晶相图（Cu-Ni合金相图）、 共晶相图（Pb-Sn合金相图）、包晶相图（Pt-Ag合金相图）。2. 相律，杠杆定律及其应用。3. 二元合金相图中的几种平衡反应： 共晶反应、共析反应、包晶反应、包析反应 、偏晶反应、熔晶反应、合晶反应。4. 二元合金相图中合金的结晶转变过程及转变组织。5. 熟练掌握Fe-Fe3C相图。熟悉Fe-C合金中各相与组织的结构。会几种典型Fe-C合金的冷却过程分析 。熟练杠杆定律在Fe-C合金的应用。,7.1 相图的表示和测定方法7.1.1 二元相图的表示法,二元系（binary system）由于合金

2、有成分（composition）变化，所以其相图（phase diagram）需用纵、横两个坐标轴表示，纵轴表示温度，横轴表示成分。如果合金系由A、B两组元组成，横坐标一端为组元A，而另一端为组元B，那么体系中任一成分合金都可以在横坐标上找到相应的点。根据国标，二元合金成分可以有两种表示方法：质量分数(W)和摩尔分数(x)。但通常多数用质量百分数表示，在没有特别注明，合金成分都是指质量百分数。若A、B为单质，质量百分数和摩尔分数之间换算 如7.1式和7.1式（P224）。,7.1.2 二元相图的测定方法,二元相图的测定是根据各种成分材料的临界点（critical point）绘制。临界点是表示

3、物质结构状态发生本质变化的临界相变点。测定材料临界点有两种方法类型： (1)动态法：热分析法（thermal analisis method）、膨胀法、电阻法 (2) 静态法：金相法、Xray衍射分析法 这些方法主要是利用合金在相结构变化时，引起物理性能、力学性能及金相组织变化的特点来测定。,CuNi 相图测定,下面以热分析法为例说明如何测绘CuNi相图，其步骤如下： 1.按质量分数先配制一系列具有代表性成分不同的CuNi合金。 2.测出上述所配合金及纯Cu、纯Ni的冷却曲线。 3.求出各冷却曲线上的临界点。 纯Cu、纯Ni的冷却曲线上有一平台，表示其在恒温下凝固。合金的冷却曲线上没有平台，而

4、为二次转折，温度较高的折点表示凝固的开始温度，而温度低的转折点对应凝固的终结温度。 4. 将各临界点分别投到对应的合金成分、温度坐标中，每个临界点在二元相图中对应一个点。 5. 连接各相同意义的临界点(开始点或终了点)就得到了CuNi合金的二元相图。,热分析装置示意图,热分析法测绘CuNi相图,7.1.3 二元相图的线、区,由凝固开始温度连接起来的线成为液相线（liquidus line）。 由凝固终了温度连接起来的线成为固相线（solidus line）。 相图中由相界线划分出来的区域称为相区（phase regions），表明在此范围内存在的平衡相类型和数目。 在二元合金系中有单相区（si

5、ngle phase region）、两相区（two phase region）、三相区（three phase region）。单相区内、f=2 ，T和成分都可变。双相区内、f=1，T和成分只有一个可以独立变化。若三相共存、f=0，T和成分都不变，属恒温转变。,7.1.4 杠杆法则,在二元系中 xx2时 Gm1Gm2 相为稳定相，体系为单相态； x1xx2时 公切线上表示Gm低于Gm1或Gm2，故 相和相共存时体系能量最低。 杠杆法则(the lever rule):两平衡相共存时，多相成分是切点所对应的成分x1和x2，即固定不变。即: n1/(n1n2) = （x2x）/ （x2x1） n

6、2/(n1n2) = （xx1）/ （x2x1）在和两相共存时，可用杠杆法则求出两相的相对量。 相的相对量为: % = (x2x)/ （x2x1） 相的相对量为: % = （xx1）/ （x2x1）应用 (1)确定两平衡相的成分(浓度)。 (2)确定两平衡相的相对量。,杠杆法则的证明与力学比喻,7.2 相图热力学的基本要点7.2.1 固溶体的自由能（G）成分（%）曲线,如图7.3为固溶体的自由能成分曲线（free energycomposition curve）示意图。,7.2.2 多相平衡的公切线原理,二元合金系中当两相平衡时，两组元分别在两相中化学势相等。两相平衡时的成分由两相自由能成分曲

7、线的公切线所确定，两相曲线的切线斜率相等，即它们的公切线 （图7.4 ）。 二元合金系在特定温度条件下三相平衡，其热力学（thermodynamics）条件为两组元分别在三相中的化学势相等，三相的切线斜率相等，并且为它们的公切线 (图7.5) ，其切点成分分别为三相平衡时的成分，切线与两组元自由能轴G的交点就是两组元在该条件化学位。,7.2.3 混合物的自由能,混合物的摩尔吉布斯自由能Gm应与两组成相和的摩尔吉布斯自由能Gm1和Gm2在同一直线上，且位于x1和x2之间，其值为式7.6，该直线即为相和平衡时的公切线。,7.2.4 从G成分曲线推测相图,根据公切线原理可求出体系中在某一温度下平衡相

8、的成分，因此可根据二元系的不同温度下的自由能G成分曲线推出二元系相图。公切线的位置代表二平衡相成分或三平衡相成分。,7.2.5 二元相图的几何规律,二元相图应遵循如下规律: (1) 相图中所有的线条都代表发生相转变的温度和平衡相的成分，所以相界线是相平衡的体现，平衡相的成分必须沿着相界线随温度而变化。 (2) 两个单相区之间必定有一个由该两相组成的两相区分开，而不能以一条线接界(即两个单相区只能交于一点而不能交于一条线)。两个两相区必须以单相区或三相水平线分开。即:在二元相图中，相邻相区的相数差为1，这个规则为相区接触法则。 (3) 二元相图中的三相平衡必为一条水平线，表示恒温反应。在这条水平

9、线上存在3个表示平衡相的成分点，其中两点在水平线两端，另一点在端点之间，水平线的上下方分别与3个两相区相接。 (4) 当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交则分界线的延长线应进入另一两相区内，而不会进入单相区。,7.3 二元相图分析,匀晶相图和固溶体凝固 共晶相图及合金凝固 包晶相图及其合金凝固 其他类型的二元相图 复杂二元相图的分析方法 根据相图推测合金的性能 二元合金相图分析实例 FeC合金的组织和性能 Al2O3SiO2系的组织性能 CuZn合金 CuSn合金,7.3.1 匀晶相图和固溶体凝固,匀晶相图概念由液相直接结晶出单相固溶体的过程称为匀晶相变。 完全具有匀晶转变的相图称为匀晶相

10、图。它是两组元在液态和固态都能无限相互溶解的二元合金系相图。 属于二元匀晶相图的二元合金有CuNi、AuAg、AuPt、FeCr、CrMo、FeNi、GdMg、MoW等；属于二元匀晶相图的二元陶瓷有NiOCoO、CoOMgO、NiOMgO等 当两个金属组元之间形成无限固溶体时，其条件为：两者的晶体结构相同，原子尺寸接近，r 15%，两者具有相同的原子价的电负性。对于以离子晶体化合物为组元的固溶体（solid solution），要形成无限固溶体，上述规则也基本适用，只是上述规则中以离子半径代替原子半径。,CuNi相图,1.匀晶相图的分析,如图7.12为CuNi相图，它由一条液相线和一条固相线组

11、成，在液相线以上区域，合金处于液态，称为液相区(用L表示)；在固相线以下区域，合金处于固态，称为固溶体区(用表示)；在两个单相区之间，合金处于液、固两相平衡区，即结晶区间，(用L+表示) ，当系统处于两相平衡时f=221=1。 注：在给定温度下，处于平衡的两个相的成分都已完全确定，不能任意的改变，此时液相和固相的成分应当分别是在此温度刚开始凝固和开始熔化的成分。,2. 固溶体的平衡凝固A,平衡凝固（equilibrium solidification）是指凝固过程是在无限缓慢地冷却，原子(组元)扩散能够充分进行以达到相平衡的成分。这种凝固方式所得到的组织称为平衡组织（equilibrium m

12、icrostructure）。 CuNi合金冷却曲线（cooling curve ）及结晶过程示意图。 图7.15是该合金平衡结晶时的组织变化示意图。 固溶体的凝固过程也是一个形核和长大的过程。形核方式可以是均匀形核，也可以依靠外来质点非均匀形核。,固溶体合金平衡结晶过程示意图,2. 固溶体的平衡凝固B,固溶体的凝固与纯金属的凝固相比有两个显著特点： .固溶体合金凝固时结晶出来的固相成分与原液相成分不同。上述结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶称为异分结晶(又称选择结晶)；纯金属凝固结晶时结晶出的晶体与母相化学成分完全一样称为同分结晶 .固溶体凝固需要一定的温度范围，在此温度范围内，只能结晶出

13、一定数量的固相。,2. 固溶体的平衡凝固C,把在某一温度下，固溶体平衡凝固过程分为三个过程： 1.液相内的扩散过程。 2.固相的继续长大。 3.固相内的扩散过程。 固溶体的平衡冷却结晶过程可归纳为：冷却时遇到液相线开始结晶，遇到固相线结晶终止，形成单相均匀固溶体。在结晶过程中每一温度，其液相、固相成分和相对量可由该温度下作水平线与液相线、固相线的交点及杠杆定理得出。随温度下降，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化，且液相成分减少，固相成分增加，直至结晶完毕。,3. 固溶体的不平衡结晶A,工业生产中合金溶液浇注后的冷却速度较快，在每一温度下不能保持足够的扩散时间，使凝固过程偏离平衡条件，称

14、为非平衡凝固(结晶) （non-equilibrium solidification）。非平衡凝固(结晶)得到的组织称为不平衡组织（nonequilibrium microstructure）。,3. 固溶体的不平衡结晶B,通过对非平衡凝固分析得到如下结论： (1)固相、液相的平均成分分别与固相线、液相线不同，有一定的偏离。其偏离程度与冷却速度有关。冷却速度越大，其偏离程度越严重；冷却速度越小，偏离程度越小，越接近于平衡条件。液相线的偏离程度较固相线小。 (2)先结晶部分含有较多的高熔点组元(Ni)，后结晶部分含有较多的低熔点组元(Cu)。 (3)非平衡结晶条件下，凝固的终结温度低于平衡结晶时

15、的终止温度。,3. 固溶体的不平衡结晶C,固溶体非平衡结晶时，由于从液体中先后结晶出来的固相成分不同，结果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枝晶状方式结晶，枝晶轴（干）含有高熔点组元多，而枝晶间含有低熔点的组元多，导致先结晶的枝干和后结晶的枝间成分不同，故称为枝晶偏析（dendritic segregation）。枝晶偏析属于晶内偏析。枝晶偏析的合金对合金的力学性能（mechanical property）影响较大。容易导致合金塑性（plasticity），韧性（toughness）下降；易引起晶间腐蚀（corrosion），降低合金的抗蚀性能。,3.

16、固溶体的不平衡结晶D,枝晶偏析程度大小与铸造时冷却条件、原子的扩散能力，相图形状有密切关系: (1) 在其它条件不变时，V冷越大，晶内偏析程度严重，但得到枝晶较小。如果冷速极大，致使偏析来不及发生，反而又能够得到成分均匀的铸态组织。 (2) 偏析元素在固溶体中扩散能力越小，相图上液、固相线间距离的间隔愈大，形成树枝晶状偏析的倾向愈大。 要消除枝晶偏析采用均匀化退火(扩散退火)（diffusion annealing）。,固溶体合金不平衡结晶,4. 匀晶相图的其它类型,有些合金的匀晶相图还有极点： 在AuCu、FeCo、TiZr等合金的相图上有极小点； 在PbTl、AlMn等合金的相图上有极大点

17、。,7.3.2 共晶相图及合金凝固,共晶相图的概念 组成共晶相图（the eutectic phase diagram）的两组元，其相互作用的特点是:液态下两组元能无限互溶，固态下只能部分互溶(形成有限固溶体或化合物)，甚至有时完全不溶，并具有共晶转变（the eutectic reaction）。 所谓共晶转变是在一条条件下(温度、成分)，由均匀液体中同时结晶出两种不同固相的转变。所得到两固相的混合物称为共晶组织(体)。具有共晶转变的相图称为共晶相图。 属于二元共晶相图的合金有：PbSn、PbSb、AlSi、AlCu、MgSi、AlMg等。,1.共晶相图分析,相图中有三个基本相：液相（L）、

18、固相和 相图中有相线：液相线、固相线和共晶转变线。共晶转变线是一条水平线，是L、和三相共存的温度和各相的成分。成分为E的液相在该温度下发生共晶反应： LE M +N 共晶组织（eutectic structure）的特点是两相细弥混合。发生共晶转变的温度称为共晶温度（the eutectic temperature）。发生共晶转变的液相成分点E称为共晶点（the eutectic point）或共晶成分。 相图中相区：三个单相区 L相区、相区和相区；三个双相区 L+相区、L+相区、+相区；三相共存于MEN线 L+ 各相区中相组成物： 各相区中组织组成物：,PbSn共晶相图,2.共晶系合金的平衡

19、凝固A,根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类：端部固溶体合金、亚共晶合金（hypoeutectic alloys）、过共晶合金（hypereutectic alloys）、共晶合金（eutectic alloy）。(1)端部固溶体合金 这类合金的冷却曲线为： 结晶过程：L L+ 匀晶反应脱溶转变 室温组织： +,合金的平衡结晶过程,合金的平衡结晶的显微组织 500,2.共晶系合金的平衡凝固B,(2)共晶合金 该合金的冷却曲线为： 该合金发生共晶反应： LE M +N 这一过程在恒温下进行，直至凝固结束。形成共晶体（+）。两个相的相对量可用杠杆法则求得： M = EN/MN N = ME

20、/MN 其组织特征如图7.22 结晶过程：LL+（+）( +) 共 共晶反应脱溶转变 室温组织： ( +) 共,共晶合金（ ）的平衡结晶过程,共晶合金（ ）的平衡结晶的显微组织,2.共晶系合金的平衡凝固C,（3）亚共晶合金 这类合金的冷却曲线为： 其组织变化示意图如图： 其结晶过程：LL+L+（+）共+ ( +) 共+ (+) 共 匀晶反应共晶反应脱溶转变 室温组织： + (+) 共 在共晶转变之前，从液态中先结晶出相。先结晶出的相叫先共晶相（pro-eutectic phase）。先共晶相和液相比例可用杠杆法则求出,亚共晶合金的平衡结晶过程,亚共晶合金的平衡结晶的显微组织,2.共晶系合金的平

21、衡凝固D,(4) 过共晶合金 过共晶合金的凝固过程和组织特征与亚共晶合金相类似，只是初生相(先共晶相)为固溶体而不是固溶体。 这类合金的冷却曲线为： 其结晶过程组织变化示意图如图： 结晶过程：LL+L+（+）共+ ( +) 共+ ( +) 共 匀晶反应共晶反应脱溶转变 室温组织： + ( +) 共,2.共晶系合金的平衡凝固E,通过以上分析共晶系合金的平衡凝固可分为两类：固溶体合金和共晶型合金。前者的结晶过程主要为匀晶相变脱溶转变，组织为初生固溶体和次生组织；后者的结晶过程主要为匀晶相变、共晶相变和脱溶相变，组织为初生固溶体、共晶体和次生组织。在适温，FG范围内的合金组织是由和两个基本相构成。

22、需要指出的是在分析显微组织时，应注意组织织成物和相组成的区别。组织组成物是在结晶过程中形成的，有清晰轮廓的独立组成部分，如上述组织中、( +) 共 都是组织组成物。而相组成物是指组成显微组织的基本相，它有确定的成分及结构但没有形态上的概念，上述各类合金在室温的相组成物都是相和相。所以共晶合金都是由相和相组成的机械混合物（mechanical mixture）。,3.共晶系合金的非平衡凝固-A,(1) 伪共晶 在非平衡凝固条件下，某些亚共晶和过共晶成分的合金获得了全部的共晶组织。这种由非共晶成分合金所得到的共晶组织称为伪共晶（pseudo-eutectic）。 将两液相线延长形成影线区。对于那些

23、具有非共晶型转变的合金，当合金熔液快冷至由两液相线延长线所包围的区域，形成初生相的过程被抑制，发生同时结晶出相和相的共晶转变，形成类似于共晶组织(伪共晶)。伪共晶区随时冷却增加而增大。若当合金中两组元熔点相近时，伪共晶区呈对称分布，即图7.27所示情况；若合金中两组元熔点相差很大时，伪共晶将偏向高熔点组元一側，如图7.28。,3.共晶系合金的非平衡凝固-B,(2) 非平衡共晶组织 若某些合金在平衡结晶时获得单相固溶体而不出现共晶组称为不(非)平衡共晶组织。非平衡共晶组织分布在相晶界和枝晶间。 由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中相依附于初生相生长，将共晶体中另一相推到最后凝固的晶界处从而使共

24、晶体两组成相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶（divorced eutectic）。,7.3.3 包晶相图及其合金凝固,包晶相图概述 有些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相(有确定成分)发生反应生成另一种固相的恒温转变过程称为包晶转变（peritectic reaction）。 两组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互溶并具有包晶转变的相图称为二元包晶相图（the peritectic phase diagram）。 具有包晶转变的二元合金有：CuSn、FeC、CuZn、AgSn、AgPt,1. 包晶相图分析,线：固相线、液相线、水平线(DPC)为包

25、晶转变线，包晶线仅有DP为固相线，而PC为液相线，固溶度曲线。 包晶转变线上的合金在该温度下发生包晶转变： Lc+D =P 相区：三个单相区 L相区、相区和相区； 三个双相区 L+相区、L+相区、+相区；三相共存于DPC线 L+ 包晶线与共晶线不同之处在于：共晶线为固相线，线上的合金在共晶温度全部凝固完毕，其组织为两相混合物。包晶线仅有DP为固相线，而DC为液相线。,PtAg包晶相图,2.包晶系合金的平衡凝固A, 包晶点（P）合金冷却曲线如图7.31：发生包晶反应：Lc+D =P为恒温反应结晶过程： LL+L+ + 匀晶反应包晶反应脱溶转变室温组织：+ 包晶转变机理：(教材P241 了解),2

26、.包晶系合金的平衡凝固B, 包晶点（P）以右合金 冷却曲线如图7.33： 碰到PC发生包晶反应 ：Lc+D=P 为恒温反应 结晶过程：LL+L+L+ + 匀晶反应包晶反应匀晶反应脱溶转变 室温组织：+ ,2.包晶系合金的平衡凝固C, 包晶点（P）以左合金 冷却曲线如图7.34： 碰到DP发生包晶反应：Lc+D =P 为恒温反应 结晶过程：LL+L+ + 匀晶反应包晶反应脱溶转变 室温组织：+ + ,3. 包晶系合金的非平衡凝固,包晶转变一般不易进行完全，即最终组织不易达到平衡状态，且包晶反应速度较慢，形成非平衡组织。,7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解,溶混间隙（miscibility gap

27、）是两种液相或两种固溶体不相混溶的现象。它可以出现在单相的液相中，也可以出现在单一固溶体区内。 LL1+L2 1 +2转变方式有二种： (1) 形核长大方式，需要克服形核能垒， (2) 没有形核阶段的不稳定分解，称为调幅分解（spinodal decompotion）。,7.3.5. 其他类型的二元相图,1. 具有化合物的二元相图 2. 具有偏晶转变的相图 3. 具有合晶转变的相图 4. 具有熔晶转变的相图 5. 具有固态转变的二元相图,1. 具有化合物的二元相图,在某些二元系中，可形成一个或多个化合物，化合物一般处于相图的中间位置，又称为中间相（intermediate phase）。根据两

28、组元间形成化合物的稳定性，可分为稳定化合物和不稳定化合物。(1). 形成稳定化合物的相图 稳定化合物是指具有固定的熔点，且在熔点以下保持固有结构而不发生分解的化合物。 相图特征：形成的没有溶解度的化合物在相图上表现为一条垂线。可以把它作为一个独立的组元而把相图分为两部分。该类化合物成分是固定的，或在一定范围内但有确定的熔点。 形成稳定化合物的二元相图有：MgSi、CuTi、FeP、MgCu、AgSr、Na2SiO3SiO2、BeOAl2O3、SiO2MgO,(2). 形成不稳定化合物的相图 不稳定化合物是指在加热到一定温度时会发生分解的化合物。 相图特征：化合物线在加热到一定温度化合物会分解。

29、 包晶反应所形成的中间相均属于不稳定化合物。它们不能视为独立组元而把相图划分为简单相图。 例如：KNa相图,2. 具有偏晶转变的相图,偏晶转变（monotectic reaction）相图特点：在一定的成分和温度范围内，两组元在液态下也只能有限溶解，存在两种不同浓度的液相L1和L2。 其转变：是在一定温度下从一个液相中同时分解出一个固相和另一成分的液相的过程，且固相的相对量总是偏多。 即：L1 A+L2 具有偏晶转变的二元系有：CuS、CuO、MnP,3. 具有合晶转变的相图,合晶转变（syntectic reaction）相图特点：二元组在液态下有限溶解，存在不熔合线，不熔合线以下的两液相L

30、1和L2。 其转变：在恒定温度下，两个成分不同的液相和相互作用形成一个固相的转变称为合金转变。 即 L1 + L2 具有偏晶转变的二元系如：NaZn,4. 具有熔晶转变的相图,在某些合金结晶过程中，当达到一定温度会从一个固相分解为一个液相和另一个固相，即发生了固相的再熔现象，这种转变称为熔晶转变（metatectic reaction）。即： L+ 具有熔晶转变的合金很少，如FeS、CuSb,5.具有固态转变的二元相图,当合金中组元具有同素(分)异构变时，则其固溶体会出现三种情况：固溶体的多晶型转变，共析转变、包析转变、偏析转变（monotectoid reaction）。(1) 具有固溶体多

31、晶型转变的相图 固溶体的多晶型转变又称为多形性转变。具有这类转变的合金有等，如FeC、FeTi合金,(2) 具有共析转变的相图 共析转变（eutectoid reaction）是在一定温度下一个固相转变为另两个固相的过程。共析转变与共晶转变相似，区别在于它是由一个固相在恒温下转变为另外两个固相。共析转变对热处理强化意义很大。钢的热处理是以共析转变为基础的。 共析合金（eutectoid alloy）、亚共析合金（hypoeutectoid alloy）、过共析合金（hypereutectoid alloy）,(3)具有包析转变的相图 包析转变（peritectoid reaction）类似于包

32、晶转变，区别在于包析转变是由两个固相反应生成另外一个固相。(4)具有脱溶沉淀过程的相图 随着温度降低固溶体中溶解度下降，析出第二相的过程，称为脱溶过程。(5)具有有序无序转变的相图(6)具有固溶体形成中间相转变的相图(7)具有磁性转变的相图,7.3.6复杂二元相图的分析方法,分析复杂二元相图的步骤和方法如下： (1) 首先看相图中是否存在化合物，如有稳定化合物，则以这些稳定化合物为界(把化合物视为组元)，把相图分成几个区域(基本相图)进行分析。 (2) 根据相区接触法则，认清各相区的组成相。单相区：代表一种具有独特结构和性质的相的成分和温度范围，若单相为一根垂线，则表示该相成分不变。双相区：邻

33、区原则是含有P个相的相区的邻区，只能含有P1个相。违背了这条原则，无法满足相律的要求。两相区中平衡相之间都有互溶度，只是互溶度大小不同而已。,(3)找出所有的三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型，写出转变式。表7.1（或讲义P441）列出了二元系各类三相恒温反应(转变)的类型，可借助于分析。 (4) 应用相图分析典型合金的组晶过程和组织变化规律。 单相区；相成分、质量与原合金相同。 双相区；在不同温度下两相成分沿相界线变化，各相的相对量可由杠杆法则求得。 三相共存(平衡)时，三个相的成分固定不变，可用杠杆法则求出恒温转变前、后相组成的相对量。,(5)在应用相图分析实际情况时，切记相图只给出体

34、系在平衡条件下存在的相和相对量，并不能表达出相的形状、大小和分布（这些只取决于相的本性及形成条件）；相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件下很难达到平衡状态，因此要特别重视它们的非平衡条件下可能出现的相和组织。 (6) 相图的正确与否可用相律来判断。 在分析和认识了相图中的相、相区及相变线的特点之后，就可分析具体合金随温度改变而发生的相变及组织变化。,7.3.7. 根据相图推测合金的性能,合金的性能取决于合金的组织，而合金组织与相图有关，所以可根据相图预测合金平衡状态下的一些性能。 包括： 使用性能（力学性能、物理性能等） 工艺性能（合金的铸造 、压力加工 、切削加工 、热处理强化性能）,1

35、.使用性能(力学、物理性能),一般形成两相机械混合物的合金，其性能是各相性能的平均值，即性能与成分呈线性关系；形成固溶体合金时，其性能与成分呈曲线关系；形成稳定化合物时，其性能在曲线上出现奇点。 固溶体合金中溶质原子溶使使溶剂晶格发生变化(畸变)，使固溶体强度、硬度升高，而塑性降低，这一现象称为固溶强化。固溶强化是提高合金强度的方法之一，在工业生产上得到广泛应用。,相图与力学性能的关系,相图与使用性能的关系,2.判断合金的工艺性能,合金的工艺性能与相图也有一定的关系。 (1) 合金铸造性能：由于共晶合金熔点低，并且是恒温转变，溶液流动性好，凝固后容易形成集中缩孔，合金较为致密。因此铸造合金宜选

36、择在接近共晶成分的合金。 (2) 合金压力加工性能：合金的压力加工性能与合金的组织有关。单相固溶体由于其强度低，塑性好，变形均匀，压力加工性能较好。所以需压力加工的合金通常选择单相固溶体或接近单相固溶体(含第二相应尽量少) 成分的合金。 (3) 合金切削加工性能：合金切削加工性能与合金的组织有关。塑性好的材料进行切削加工时，切削不易断开且缠绕在刀具上，增加零件表面粗糙度，不易进行高速切削，因此单相固溶体型合金切削加工性能不够好。而具有两相组织的合金的切削加工性一般比较好。,相图与工艺性能的关系,(4) 热处理工艺性能:可借助于相图判断合金能否通过热处理强化，并能为热处理提供数据。 相图中无固态相变的合金不能进行热处理强化，但能进行消除枝晶偏析的扩散退火。 具有多晶型转变的合金，可通过再结晶退火和正火处理使合金晶粒细化，以提高强度、硬度，称为细晶强化。 具有溶解度(固溶度)变化的合金，可通过固溶处理以及后来进行的时效处理来提高合金的硬度、强度。 具有共析转变的合金，原则上可进行淬火处理。 合金进行化学热处理时，渗入元素必须在被渗金属中具有一定的溶解度或者能形成化合物。,