天津市中德职业技术学院：《工程材料 Engineering Materials》第二章 金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元61 合金相图类型 相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相 之间关系的一种简明示图,也称为平衡图或状态图。 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各项 的成分和相对质量不在变化所达到的一种状态。此时 合金系的状态稳定,不随时间而改变

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 1 一、合金相图类型 相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相 之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图。 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各项 的成分和相对质量不在变化所达到的一种状态。此时 合金系的状态稳定，不随时间而改变

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元62 (-)二元合金的结晶 根据结晶过程中出现的不同类型的结晶反应,可把 二元合金的结晶过程分为下列几种类型。 1.发生匀晶反应的合金的结晶 2.发生共晶反应的合金的结晶 如Pb-Sn合金相图 3.发生包晶反应的合金的结晶 如Pt-Ag、AgSn、Sn-Sb合晶具有包晶相图 发生共析反应的合金的结晶

（一）二元合金的结晶 2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 2 根据结晶过程中出现的不同类型的结晶反应，可把 二元合金的结晶过程分为下列几种类型。 1. 发生匀晶反应的合金的结晶 2. 发生共晶反应的合金的结晶 如Pb-Sn合金相图 3. 发生包晶反应的合金的结晶 如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相图 4．发生共析反应的合金的结晶

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元63 1.发生匀晶反应的合金的结晶 cu-Ni相图为典型的匀晶相图,合金发生匀晶反应 →,从液相中逐渐结α晶出固溶体

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 3 1. 发生匀晶反应的合金的结晶 Cu-Ni相图为典型的匀晶相图，合金发生匀晶反应 ： L→α,从液相中逐渐结α晶出固溶体

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元64 2.发生共晶反应的合金的结晶如Pb-Sn合金相图 由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫共晶 反应。生成的两相混合物叫共晶体

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 4 2. 发生共晶反应的合金的结晶 如Pb-Sn合金相图 由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫共晶 反应。生成的两相混合物叫共晶体

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元65 3.发生包晶反应的合金的结晶 如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相图 包晶反应:A+ β 种固相和液相结晶出另外一种固相,发生包晶反应时 三相共存,他们的成分确定,反应在恒温下平衡地进行

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 5 3. 发生包晶反应的合金的结晶 如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相图 包晶反应：Α c + Ld β 一种固相和液相结晶出另外一种固相，发生包晶反应时 三相共存，他们的成分确定，反应在恒温下平衡地进行

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元66 4.发生共析反应的合金的结晶 由一种固相转变成完全不同的两种相互关联的固相,此 两相混合物称为共析体

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 6 4．发生共析反应的合金的结晶 由一种固相转变成完全不同的两种相互关联的固相，此 两相混合物称为共析体

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元67 (二)合金的性能与相图的关系 1合金的使用性能与相图的关系 固溶体的性能与溶质元素的溶入量有关,溶质的溶入 量越多,晶格越大,合金的强度、硬度越高,电阻越大。合 金的某些性能可按组成相性能依质量分数的关系叠加的办法 求出。 例如硬度:HB=HBau(a)+HBβu(β) 对组织较敏感的某些性能如强度等,与组成相或组织 成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密,强度 越高。但形成化合物时,则在性能成分曲线上于化合物成 分处出现极大值或极小值

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 7 （二）合金的性能与相图的关系 1.合金的使用性能与相图的关系 固溶体的性能与溶质元素的溶入量有关，溶质的溶入 量越多，晶格越大，合金的强度、硬度越高，电阻越大。合 金的某些性能可按组成相性能依质量分数的关系叠加的办法 求出。 例如硬度：HB=HBα·ω(α)+HBβ·ω(β) 对组织较敏感的某些性能如强度等，与组成相或组织 成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密，强度 越高。但形成化合物时，则在性能---成分曲线上于化合物成 分处出现极大值或极小值

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元68 2合金的工艺性能与相图的关系 合金的铸造性能与相图的关系 纯组元和共晶成分的合金的流动性最好,缩孔集中, 铸造性能好。相图中液相线和固相线之间距离越小,液体 合金结晶的温度范围越窄,对浇注和铸造质量越有利。合 金的液、固相线温度间隔大时,形成枝晶偏析的倾向性大 同时先结晶出的树枝晶阻碍为结晶液体的流动,而降低其 流动性,增多分散缩孔。所以,铸造合金常选共晶或接近 共晶的成分

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 8 2.合金的工艺性能与相图的关系 合金的铸造性能与相图的关系： 纯组元和共晶成分的合金的流动性最好，缩孔集中， 铸造性能好。相图中液相线和固相线之间距离越小，液体 合金结晶的温度范围越窄，对浇注和铸造质量越有利。合 金的液、固相线温度间隔大时，形成枝晶偏析的倾向性大； 同时先结晶出的树枝晶阻碍为结晶液体的流动，而降低其 流动性，增多分散缩孔。所以，铸造合金常选共晶或接近 共晶的成分

2金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶 单元69 合金的锻造性能与相图的关系 合金为单相组织时变形抗力小,变形均匀,不易开裂, 因而变形能力大。双相组织的合金变形能力。双相组织的 合金变形能力差些,特别是组织中存在有较多的化合物相 时更是如此,因为他们都很脆

2.金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 单元6 9 合金的锻造性能与相图的关系： 合金为单相组织时变形抗力小，变形均匀，不易开裂， 因而变形能力大。双相组织的合金变形能力。双相组织的 合金变形能力差些，特别是组织中存在有较多的化合物相 时更是如此，因为他们都很脆