二元相图的分析和使用.ppt

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1、1,第五节 二元相图的分析和使用,一、二元相图中的几何规律 相邻相区的相数差1（点接触除外）相区接触法则；三相区的形状是一条水平线，其上三点是平衡相的成分点；若两个三相区中有2个相同的相，则两水平线之间必是由这两相组成的两相区；单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区。,2,第五节 二元相图的分析和使用,二、相图分析步骤 以稳定的化合物分割相图；确定各点、线、区的意义；分析具体合金的结晶过程及其组织变化。注：虚线、点划线的意义尚未准确确定的数据、磁学转 变线、有序无序转变线。,3,第五节 二元相图的分析和使用,三、相图与合金性能的关系 根据相图判断材料的力学和物理性能,4,第五节 二元相图的分析

2、和使用,三、相图与合金性能的关系根据相图判断材料的工艺性能 铸造性能：根据液固相线之间的距离X X越大，成分偏析越严重（因为液固相成分差别大）；X越大，流动性越差（因为枝晶发达）；X越大，热裂倾向越大（因为液固两相共存的温区大）。,5,第五节 二元相图的分析和使用,三、相图与合金性能的关系 塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金。热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金。,8h,6,第六节 铁碳合金相图,7,第六节 铁碳合金相图,1 组元和相（1）组元：铁石墨相图：Fe,C;铁渗碳体相图：Fe-Fe3C。（2）相：L,A(),F(),Fe3C(K)。（其定义）,8,第六节 铁碳合金相图

3、,2 相图分析 点：14个。线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：GS,ES,PQ。区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。相图标注：相组成物标注的相图;组织组成物标注的相图。,9,第六节 铁碳合金相图,2 相图分析 点：14个。,10,第六节 铁碳合金相图,2 相图分析 线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：GS,ES,PQ。区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。相图标注：相组成物标注的相图。组织组成物标注的相图。,11,第六节 铁碳合金相图,3 合金分类 工业纯钛（C%2.11%）,12,第六节 铁碳合金相图,第四章相图第五节相图分析,4 平衡结晶过程及其组织（1）典

4、型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。,2h-10h,由学生分析七种合金的结晶过程，下次课重点分析。布置课下列表计算相组成物和组织组成物的相对含量。,13,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。工业纯铁结晶过程（+Fe3C，三次渗碳体最大量计算）,14,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。共析钢结晶过程 P（+Fe3C）,15,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 亚共析钢结晶过程（+P）(Fe3C

5、?),16,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 亚共析钢结晶过程（+P）,17,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 过共析钢结晶过程（P+Fe3C，二次渗碳体最大量计算）,18,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 共晶白口铁结晶过程 Ld（P+Fe3C+Fe3C共晶）（Ld-Ld转变）Ld（+Fe3C共晶）,19,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 亚共晶白口铁结晶过程（P+Fe3C+Ld）,20,第六节 铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织 过共晶白口铁结晶过程（Fe3C+Ld）,21,第六节 铁碳合金相图,第四章相图第五节相图分析,4 平衡

6、结晶过程及其组织（2）重要问题 Fe3C,Fe3C,Fe3C 的意义 及其最大含量计算。Ld-Ld转变。二次杠杆的应用。,2h-12h,由学生写出7种合金室温组织组成物和相组成物含量表；分析亚共析钢、亚共晶铁的凝固过程、渗碳体的最大含量计算、默写与修改相图。,22,第六节 铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响（1）对平衡组织的影响（随C%提高）组织：Fe3C LdFe3C；相：减少，Fe3C增多；Fe3C形态：Fe3C（薄网状、点状）共析Fe3C（层片状）Fe3C（网状）共晶Fe3C（基体）Fe3C（粗大片状）。,23,第六节 铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响（2）对力

7、学性能的影响 随C%提高,强度、硬度升高，塑韧性下降。,24,第六节 铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响（3）对工艺性能的影响 适合锻造：C%2.11%，可得到单相组织。适合铸造：C%4.3%，流动性好。适合冷塑变：C%0.25%，变形阻力小。适合热处理：，有固态相变。,25,第七节 相图的热力学基础,1 固溶体的自由能成分曲线 G=xAA+xBB+xAxB+RT（xAlnxA+xBlnxB）=f（xA，xB）G0 Hm-T Sm(式5-20)其中：=NZVAB-（VAA+VBB）/2（为A，B原子间相互作用参数，与原子间结合能有 关;V 原子间的结合能。),26,第七节 相图的热

8、力学基础,2 化学位与相平衡条件（1）化学位：偏摩尔吉布斯自由能。用 表示。化学位的确定：在自由能成分曲线上，过成分点的切线与两纵 轴的交点。（2）相平衡的条件：两组元在各相中的化学位分别相等。A=A=在自由能成分曲线上，表现为各曲线间有公切线。,27,第七节 相图的热力学基础,3 二元系自由能曲线与相图的关系,28,第八节 铸锭组织及其控制,1 铸锭组织（1）铸锭三区 表层细晶区(强过冷,非均匀形核)柱状晶区(纯金属:过冷度减小,形核困难,沿散热方向生长;合金:成分过冷,一次轴发达,沿散热方向生长.)中心等轴晶区(均匀散热、液相区成 分过冷、熔体对流导 致细晶漂移或枝晶破 碎。）,29,第八

9、节 铸锭组织及其控制,1 铸锭组织（2）组织控制 受浇铸温度、冷却速度、化学成分、变质处理、机械振动与搅拌等因素 影响。,30,第八节 铸锭组织及其控制,2 铸锭缺陷（1）微观偏析（2）宏观偏析:整个铸锭范围内的成分不均匀现象.正偏析:k01的合金铸锭中心溶质含量较高的现象.反偏析:.密度偏析:由于初生相与剩余液体密度差异而导致铸锭上下部分成分 不均匀的现象.,31,第八节 铸锭组织及其控制,2 铸锭缺陷（3）夹杂与气孔 夹杂：外来夹杂和内生夹杂。气孔：析出型和反应型。（4）缩孔和疏松 形成：凝固时体积缩小补缩不足形成缩孔。分类：集中缩孔（缩孔、缩管）和分散缩孔（疏松，枝晶骨架相 遇，封闭液体，造成补缩困难形成。）,32,本章小结与习题讨论课,1 分析下列说法是否正确及其原因。(1)铁素体与奥氏体的主要区别是含碳量不同。(2)正温度梯度下，纯金属与固溶体合金凝固时都以平面状生长。(3)在二元相图中，杠杆定律不仅适用于两相区，而且也能用于计算三 相平衡时相的含量。(4)绑扎物件一般用高碳钢丝，而起重机吊重物用铁丝。(5)1050时含碳0.4%的钢可进行锻造，而含碳4的白口铸铁难以锻造。2 已知某铁碳合金的组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占82，求合金的含碳量和组织组成物的相对量。,33,本章小结与习题讨论课,3 根据相律指出下列相图中的错误之处。,