《工程材料资料》04--《工程材料》第四章.ppt

主编：东南大学 戴枝荣 张远明 主讲：蔡超明学时：32 工工 程程 材材 料料（工程材料及机械制造基础（工程材料及机械制造基础）第四章第四章 二二 元元 合合 金金第一节第一节 合金的相结构合金的相结构 合金：通过熔炼、烧结或其它方法，以一种金属合金：通过熔炼、烧结或其它方法，以一种金属合金：通过熔炼、烧结或其它方法，以一种金属合金：通过熔炼、烧结或其它方法，以一种金属 元素为基体，加入一种或几种其它元素，元素为基体，加入一种或几种其它元素，元素为基体，加入一种或几种其它元素，元素为基体，加入一种或几种其它元素，结合在一起所形成的、具有结合在一起所形成的、具有结合在一起所形成的、具有结合在一起所形成的、具有金属特性金属特性金属特性金属特性的新的新的新的新 物质。物质。物质。物质。二元合金：由两种组元组成的合金。二元合金：由两种组元组成的合金。二元合金：由两种组元组成的合金。二元合金：由两种组元组成的合金。组元：组成合金的最基本的、独立的物质。组元：组成合金的最基本的、独立的物质。组元：组成合金的最基本的、独立的物质。组元：组成合金的最基本的、独立的物质。相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同 并与其它部分有界面分开的均匀组成部分并与其它部分有界面分开的均匀组成部分并与其它部分有界面分开的均匀组成部分并与其它部分有界面分开的均匀组成部分.相的分类：固溶体、化合物相的分类：固溶体、化合物相的分类：固溶体、化合物相的分类：固溶体、化合物如图：可以看到多个珠光体晶粒组成；如图：可以看到多个珠光体晶粒组成；如图：可以看到多个珠光体晶粒组成；如图：可以看到多个珠光体晶粒组成；一个珠光体晶粒由两种相组成：一个珠光体晶粒由两种相组成：一个珠光体晶粒由两种相组成：一个珠光体晶粒由两种相组成：(白色为白色为白色为白色为FeFeFeFe相，黑色为相，黑色为相，黑色为相，黑色为FeFeFeFe3 3 3 3C C C C相相相相)一、固溶体一、固溶体一、固溶体一、固溶体 固溶体：在一种金属元素的晶格中，溶入另一种固溶体：在一种金属元素的晶格中，溶入另一种固溶体：在一种金属元素的晶格中，溶入另一种固溶体：在一种金属元素的晶格中，溶入另一种 或多种元素所形成的相。或多种元素所形成的相。或多种元素所形成的相。或多种元素所形成的相。溶剂：固溶体中保持其原晶体结构的组元。溶剂：固溶体中保持其原晶体结构的组元。溶剂：固溶体中保持其原晶体结构的组元。溶剂：固溶体中保持其原晶体结构的组元。溶质：其余的元素。溶质：其余的元素。溶质：其余的元素。溶质：其余的元素。特点：固溶体的晶格与溶剂元素晶格相同。特点：固溶体的晶格与溶剂元素晶格相同。特点：固溶体的晶格与溶剂元素晶格相同。特点：固溶体的晶格与溶剂元素晶格相同。分类：置换固溶体、间隙固溶体。分类：置换固溶体、间隙固溶体。分类：置换固溶体、间隙固溶体。分类：置换固溶体、间隙固溶体。(一一一一)置换固溶体置换固溶体置换固溶体置换固溶体 置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上一部置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上一部置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上一部置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上一部 分原子而组成的固溶体。分原子而组成的固溶体。分原子而组成的固溶体。分原子而组成的固溶体。结构结构结构结构：（：（：（：（如后图）如后图）如后图）如后图）无限固溶体：组元可以以任何比例相互溶解的固无限固溶体：组元可以以任何比例相互溶解的固无限固溶体：组元可以以任何比例相互溶解的固无限固溶体：组元可以以任何比例相互溶解的固 溶体。溶体。溶体。溶体。有限固溶体：溶解度有一定限度的固溶体。有限固溶体：溶解度有一定限度的固溶体。有限固溶体：溶解度有一定限度的固溶体。有限固溶体：溶解度有一定限度的固溶体。质量分数：溶质原子溶于固溶体中的量。质量分数：溶质原子溶于固溶体中的量。质量分数：溶质原子溶于固溶体中的量。质量分数：溶质原子溶于固溶体中的量。溶解度：在一定的条件下，溶质元素在固溶体中溶解度：在一定的条件下，溶质元素在固溶体中溶解度：在一定的条件下，溶质元素在固溶体中溶解度：在一定的条件下，溶质元素在固溶体中 的极限质量分数。的极限质量分数。的极限质量分数。的极限质量分数。溶解度的影响因素：溶解度的影响因素：溶解度的影响因素：溶解度的影响因素：组元的晶格类型：晶格相同，溶解度大组元的晶格类型：晶格相同，溶解度大组元的晶格类型：晶格相同，溶解度大组元的晶格类型：晶格相同，溶解度大组元的原子直径：直径差别小，溶解度大组元的原子直径：直径差别小，溶解度大组元的原子直径：直径差别小，溶解度大组元的原子直径：直径差别小，溶解度大 电负性的差别：电负性差别小，溶解度大电负性的差别：电负性差别小，溶解度大电负性的差别：电负性差别小，溶解度大电负性的差别：电负性差别小，溶解度大电子浓度的影响：电子浓度改变小，溶解度大电子浓度的影响：电子浓度改变小，溶解度大电子浓度的影响：电子浓度改变小，溶解度大电子浓度的影响：电子浓度改变小，溶解度大 电子浓度：是指价电子数目与原子数目之比。电子浓度：是指价电子数目与原子数目之比。电子浓度：是指价电子数目与原子数目之比。电子浓度：是指价电子数目与原子数目之比。c=(xv+u(100-x)/100c=(xv+u(100-x)/100c=(xv+u(100-x)/100c=(xv+u(100-x)/100温度：温度高，溶解度大温度：温度高，溶解度大温度：温度高，溶解度大温度：温度高，溶解度大形成无限置换固溶体的条件：符合前四项条件。形成无限置换固溶体的条件：符合前四项条件。形成无限置换固溶体的条件：符合前四项条件。形成无限置换固溶体的条件：符合前四项条件。(二二二二)间隙固溶体：间隙固溶体：间隙固溶体：间隙固溶体：间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中 形成的固溶体。形成的固溶体。形成的固溶体。形成的固溶体。形成的条件：形成的条件：形成的条件：形成的条件：溶剂必需是过渡族金属，溶质原子半径溶剂必需是过渡族金属，溶质原子半径溶剂必需是过渡族金属，溶质原子半径溶剂必需是过渡族金属，溶质原子半径1111埃。埃。埃。埃。溶质与溶剂的半径之比溶质与溶剂的半径之比溶质与溶剂的半径之比溶质与溶剂的半径之比0.590.590.590.59。溶解度大小：溶质的原子半径、溶剂的晶格类型。溶解度大小：溶质的原子半径、溶剂的晶格类型。溶解度大小：溶质的原子半径、溶剂的晶格类型。溶解度大小：溶质的原子半径、溶剂的晶格类型。(三三三三)固溶体的性能固溶体的性能固溶体的性能固溶体的性能 固溶强化：溶质原子使固溶体的强度和硬度升高固溶强化：溶质原子使固溶体的强度和硬度升高固溶强化：溶质原子使固溶体的强度和硬度升高固溶强化：溶质原子使固溶体的强度和硬度升高 的现象。的现象。的现象。的现象。性能：一般情况下，强度、硬度逐渐升高，性能：一般情况下，强度、硬度逐渐升高，性能：一般情况下，强度、硬度逐渐升高，性能：一般情况下，强度、硬度逐渐升高，塑性、韧性有所下降，电阻率升高，塑性、韧性有所下降，电阻率升高，塑性、韧性有所下降，电阻率升高，塑性、韧性有所下降，电阻率升高，导电性逐渐下降等。导电性逐渐下降等。导电性逐渐下降等。导电性逐渐下降等。二、化合物二、化合物二、化合物二、化合物 化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶化合物：在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶 解度时，析出的新相。解度时，析出的新相。解度时，析出的新相。解度时，析出的新相。特点：晶格复杂，熔点高，硬而脆。特点：晶格复杂，熔点高，硬而脆。特点：晶格复杂，熔点高，硬而脆。特点：晶格复杂，熔点高，硬而脆。影响：使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性影响：使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性影响：使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性影响：使合金的强度、硬度提高，塑性、韧性 降低。降低。降低。降低。分类：分类：分类：分类：正常价化合物正常价化合物正常价化合物正常价化合物 电子化合物电子化合物电子化合物电子化合物 间隙化合物间隙化合物间隙化合物间隙化合物 (一一一一)正常价化合物正常价化合物正常价化合物正常价化合物 正常价化合物：是指符合一般化合物的原子价规正常价化合物：是指符合一般化合物的原子价规正常价化合物：是指符合一般化合物的原子价规正常价化合物：是指符合一般化合物的原子价规 律的化合物。律的化合物。律的化合物。律的化合物。形成：由周期表上相距较远、电化学性形成：由周期表上相距较远、电化学性形成：由周期表上相距较远、电化学性形成：由周期表上相距较远、电化学性 相差较大的元素组成。相差较大的元素组成。相差较大的元素组成。相差较大的元素组成。特点：硬度、脆性高；弥散分布于固溶特点：硬度、脆性高；弥散分布于固溶特点：硬度、脆性高；弥散分布于固溶特点：硬度、脆性高；弥散分布于固溶 体中起强化作用。体中起强化作用。体中起强化作用。体中起强化作用。(二二二二)电子化合物电子化合物电子化合物电子化合物 电子化合物：是由第电子化合物：是由第电子化合物：是由第电子化合物：是由第族族族族(或过渡族或过渡族或过渡族或过渡族)元素与第元素与第元素与第元素与第 族至第族至第族至第族至第族元素形成的化合物。族元素形成的化合物。族元素形成的化合物。族元素形成的化合物。特点：成分可在一定范围变动的相；硬特点：成分可在一定范围变动的相；硬特点：成分可在一定范围变动的相；硬特点：成分可在一定范围变动的相；硬 度高、塑性差度高、塑性差度高、塑性差度高、塑性差;与固溶体适当配与固溶体适当配与固溶体适当配与固溶体适当配 合起强化作用。合起强化作用。合起强化作用。合起强化作用。(三三三三)间隙化合物间隙化合物间隙化合物间隙化合物 间隙化合物：是由过渡族金属元素与原子半径较间隙化合物：是由过渡族金属元素与原子半径较间隙化合物：是由过渡族金属元素与原子半径较间隙化合物：是由过渡族金属元素与原子半径较 小的小的小的小的C C C C、N N N N、H H H H、B B B B等非金属元素形成等非金属元素形成等非金属元素形成等非金属元素形成 的化合物的化合物的化合物的化合物.1.1.1.1.间隙相间隙相间隙相间隙相 间隙相：是由非金属原子半径与金属原子半径的间隙相：是由非金属原子半径与金属原子半径的间隙相：是由非金属原子半径与金属原子半径的间隙相：是由非金属原子半径与金属原子半径的 比值小于比值小于比值小于比值小于0.590.590.590.59的组元形成的简单晶格间的组元形成的简单晶格间的组元形成的简单晶格间的组元形成的简单晶格间 隙化合物。隙化合物。隙化合物。隙化合物。特点：产生新晶格，非金属特点：产生新晶格，非金属特点：产生新晶格，非金属特点：产生新晶格，非金属 元素占据晶格的间隙。元素占据晶格的间隙。元素占据晶格的间隙。元素占据晶格的间隙。间隙相间隙相间隙相间隙相(VC)(VC)(VC)(VC)2.2.2.2.具有复杂结构的间隙化合物具有复杂结构的间隙化合物具有复杂结构的间隙化合物具有复杂结构的间隙化合物 具有复杂结构的间隙化合物：是由非金属原子半径具有复杂结构的间隙化合物：是由非金属原子半径具有复杂结构的间隙化合物：是由非金属原子半径具有复杂结构的间隙化合物：是由非金属原子半径 与金属原子半径的比与金属原子半径的比与金属原子半径的比与金属原子半径的比 值大于值大于值大于值大于0.590.590.590.59的组元形的组元形的组元形的组元形 成具有复杂结构的间成具有复杂结构的间成具有复杂结构的间成具有复杂结构的间 隙化合物隙化合物隙化合物隙化合物.铁碳合金中的铁碳合金中的Fe3C第二节第二节 二元合金相图二元合金相图1.1.1.1.组元组元组元组元 组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的 物质。物质。物质。物质。特点：既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物特点：既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物特点：既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物特点：既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物,如如如如FeFeFeFe3 3 3 3C C C C。2.2.2.2.合金系合金系合金系合金系合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一 系列不同成分的合金。系列不同成分的合金。系列不同成分的合金。系列不同成分的合金。特点：一个合金系是指组元相同的一系列不同成分的特点：一个合金系是指组元相同的一系列不同成分的特点：一个合金系是指组元相同的一系列不同成分的特点：一个合金系是指组元相同的一系列不同成分的 合金。合金。合金。合金。3.3.3.3.相图相图相图相图 相图：用来表示合金系的成分、温度、组织之间关系相图：用来表示合金系的成分、温度、组织之间关系相图：用来表示合金系的成分、温度、组织之间关系相图：用来表示合金系的成分、温度、组织之间关系 的简明图解，又称状态图或平衡图。的简明图解，又称状态图或平衡图。的简明图解，又称状态图或平衡图。的简明图解，又称状态图或平衡图。特点：相图上所表示的组织都是接近平衡状态的组织。特点：相图上所表示的组织都是接近平衡状态的组织。特点：相图上所表示的组织都是接近平衡状态的组织。特点：相图上所表示的组织都是接近平衡状态的组织。二、二元相图的建立二、二元相图的建立二、二元相图的建立二、二元相图的建立常用方法：热分析法、金相法、膨胀法、电阻法常用方法：热分析法、金相法、膨胀法、电阻法常用方法：热分析法、金相法、膨胀法、电阻法常用方法：热分析法、金相法、膨胀法、电阻法热分析法的应用及步骤：热分析法的应用及步骤：热分析法的应用及步骤：热分析法的应用及步骤：1.1.1.1.配制不同成分的合金试样；配制不同成分的合金试样；配制不同成分的合金试样；配制不同成分的合金试样；2.2.2.2.测定各组试样合金的冷却曲线并确定相变临界点测定各组试样合金的冷却曲线并确定相变临界点测定各组试样合金的冷却曲线并确定相变临界点测定各组试样合金的冷却曲线并确定相变临界点;3.3.3.3.将各临界点绘在温度将各临界点绘在温度将各临界点绘在温度将各临界点绘在温度合金成分坐标图上；合金成分坐标图上；合金成分坐标图上；合金成分坐标图上；4.4.4.4.将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到 CuCuCuCu、NiNiNiNi合金相图。合金相图。合金相图。合金相图。相图分析：相图分析：相图分析：相图分析：点：点：点：点：a a a a、b b b b点分别为纯点分别为纯点分别为纯点分别为纯Cu Cu Cu Cu 和纯和纯和纯和纯Ni Ni Ni Ni 的熔点。的熔点。的熔点。的熔点。线：线：线：线：aa1a2a3baa1a2a3baa1a2a3baa1a2a3b线为液相线，线为液相线，线为液相线，线为液相线，ab1b2b3bab1b2b3bab1b2b3bab1b2b3b线为固相线线为固相线线为固相线线为固相线 面：面：面：面：aa1a2a3baa1a2a3baa1a2a3baa1a2a3b线以上，为液相区；线以上，为液相区；线以上，为液相区；线以上，为液相区；ab1b2b3bab1b2b3bab1b2b3bab1b2b3b线以线以线以线以 下，为固相区；两线之间，为液固共存区。下，为固相区；两线之间，为液固共存区。下，为固相区；两线之间，为液固共存区。下，为固相区；两线之间，为液固共存区。二、匀晶相图二、匀晶相图二、匀晶相图二、匀晶相图 匀晶相图：两组元液态和固态均能无限互溶所构匀晶相图：两组元液态和固态均能无限互溶所构匀晶相图：两组元液态和固态均能无限互溶所构匀晶相图：两组元液态和固态均能无限互溶所构 成的相图。成的相图。成的相图。成的相图。匀晶转变：由液态合金中直接结晶析出一种特定匀晶转变：由液态合金中直接结晶析出一种特定匀晶转变：由液态合金中直接结晶析出一种特定匀晶转变：由液态合金中直接结晶析出一种特定 成分的固相的过程。成分的固相的过程。成分的固相的过程。成分的固相的过程。特点：特点：特点：特点：两组元在液态时能无限互溶，形成均两组元在液态时能无限互溶，形成均两组元在液态时能无限互溶，形成均两组元在液态时能无限互溶，形成均 匀的液溶体；在固态时能无限互溶，匀的液溶体；在固态时能无限互溶，匀的液溶体；在固态时能无限互溶，匀的液溶体；在固态时能无限互溶，形成均匀的固溶体。形成均匀的固溶体。形成均匀的固溶体。形成均匀的固溶体。液相线与固相线将相图分为三个区：液相线与固相线将相图分为三个区：液相线与固相线将相图分为三个区：液相线与固相线将相图分为三个区：液相区、固相区、液固共存的两相区。液相区、固相区、液固共存的两相区。液相区、固相区、液固共存的两相区。液相区、固相区、液固共存的两相区。常见的匀晶相图：常见的匀晶相图：常见的匀晶相图：常见的匀晶相图：Cu-NiCu-NiCu-NiCu-Ni、Fe-NiFe-NiFe-NiFe-Ni、Au-Ag Au-Ag Au-Ag Au-Ag 系等系等系等系等 (一一一一)结晶过程结晶过程结晶过程结晶过程 当温度高于液相线时，全部为液相；当温度高于液相线时，全部为液相；当温度高于液相线时，全部为液相；当温度高于液相线时，全部为液相；温度降至液相线时，熔点高的元素首先析出形成温度降至液相线时，熔点高的元素首先析出形成温度降至液相线时，熔点高的元素首先析出形成温度降至液相线时，熔点高的元素首先析出形成 晶核，并吸收周边的原子进行长大，结晶出晶核，并吸收周边的原子进行长大，结晶出晶核，并吸收周边的原子进行长大，结晶出晶核，并吸收周边的原子进行长大，结晶出固固固固 熔体；熔体；熔体；熔体；随着温度的降低，固相不断增多，剩余液相不断随着温度的降低，固相不断增多，剩余液相不断随着温度的降低，固相不断增多，剩余液相不断随着温度的降低，固相不断增多，剩余液相不断 减少；同时，液相和固相的成分也将通过原子扩减少；同时，液相和固相的成分也将通过原子扩减少；同时，液相和固相的成分也将通过原子扩减少；同时，液相和固相的成分也将通过原子扩 散而不断变化，液相合金元素的含量沿液相线降散而不断变化，液相合金元素的含量沿液相线降散而不断变化，液相合金元素的含量沿液相线降散而不断变化，液相合金元素的含量沿液相线降 低，固相合金元素的含量沿固相线升高；在低，固相合金元素的含量沿固相线升高；在低，固相合金元素的含量沿固相线升高；在低，固相合金元素的含量沿固相线升高；在T T T T0 0 0 0时时时时,相平衡的液体成分相平衡的液体成分相平衡的液体成分相平衡的液体成分m,m,m,m,固熔体的成分为固熔体的成分为固熔体的成分为固熔体的成分为 n n n n，此时，此时，此时，此时 液相和固相的重量可以用杠杆定律计算。液相和固相的重量可以用杠杆定律计算。液相和固相的重量可以用杠杆定律计算。液相和固相的重量可以用杠杆定律计算。降温至固相线时，合金全部结晶并转变为降温至固相线时，合金全部结晶并转变为降温至固相线时，合金全部结晶并转变为降温至固相线时，合金全部结晶并转变为 k k k k成分成分成分成分 的的的的固熔体。固熔体。固熔体。固熔体。(二二二二)杠杆定律杠杆定律杠杆定律杠杆定律假设：合金假设：合金假设：合金假设：合金k k k k总重量为总重量为总重量为总重量为1 1 1 1，液相重量，液相重量，液相重量，液相重量Q Q Q QL L L L，固相重量，固相重量，固相重量，固相重量Q Q Q Q 已知：温度为已知：温度为已知：温度为已知：温度为T T T T0 0 0 0时，时，时，时，液相中的液相中的液相中的液相中的W W W WNiNiNiNi为为为为m m m m点，点，点，点，固相中的固相中的固相中的固相中的W W W WNiNiNiNi为为为为n n n n点，点，点，点，合金中的合金中的合金中的合金中的W W W WNiNiNiNi为为为为k k k k点点点点求解：求解：求解：求解：Q Q Q QL L L L*mk=Q*mk=Q*mk=Q*mk=Q*kn*kn*kn*kn Q Q Q QL L L L=kn/mn Q=kn/mn Q=kn/mn Q=kn/mn Q=mk/mn=mk/mn=mk/mn=mk/mn特点：与物理中的杠杆定律特点：与物理中的杠杆定律特点：与物理中的杠杆定律特点：与物理中的杠杆定律 相似，称为杠杆定律。相似，称为杠杆定律。相似，称为杠杆定律。相似，称为杠杆定律。应用：即只能用来求某合金应用：即只能用来求某合金应用：即只能用来求某合金应用：即只能用来求某合金 在某温度下分解为两在某温度下分解为两在某温度下分解为两在某温度下分解为两 平衡相的相对重量。平衡相的相对重量。平衡相的相对重量。平衡相的相对重量。(三三三三)晶内偏析晶内偏析晶内偏析晶内偏析晶内偏析：晶粒内化学成分不均匀的现象。晶内偏析：晶粒内化学成分不均匀的现象。晶内偏析：晶粒内化学成分不均匀的现象。晶内偏析：晶粒内化学成分不均匀的现象。原因：熔点高的组元先形成晶核，再吸收周边的原因：熔点高的组元先形成晶核，再吸收周边的原因：熔点高的组元先形成晶核，再吸收周边的原因：熔点高的组元先形成晶核，再吸收周边的 元素长大；在实际铸造条件下，一般冷却元素长大；在实际铸造条件下，一般冷却元素长大；在实际铸造条件下，一般冷却元素长大；在实际铸造条件下，一般冷却 较快，原子来不及充分扩散，使心部与表较快，原子来不及充分扩散，使心部与表较快，原子来不及充分扩散，使心部与表较快，原子来不及充分扩散，使心部与表 层的元素比例不等。层的元素比例不等。层的元素比例不等。层的元素比例不等。表现：先结晶枝干含表现：先结晶枝干含表现：先结晶枝干含表现：先结晶枝干含NiNiNiNi丰富，不易侵蚀，呈白色丰富，不易侵蚀，呈白色丰富，不易侵蚀，呈白色丰富，不易侵蚀，呈白色 后结晶部分含后结晶部分含后结晶部分含后结晶部分含CuCuCuCu丰富，易被侵蚀，呈黑色丰富，易被侵蚀，呈黑色丰富，易被侵蚀，呈黑色丰富，易被侵蚀，呈黑色 危害：塑性、韧性降低危害：塑性、韧性降低危害：塑性、韧性降低危害：塑性、韧性降低 消除：采用扩散退火消除：采用扩散退火消除：采用扩散退火消除：采用扩散退火扩散退火：将铸件加热到低于固相线扩散退火：将铸件加热到低于固相线扩散退火：将铸件加热到低于固相线扩散退火：将铸件加热到低于固相线100100100100200200200200，进，进，进，进 行长时间的保温，再冷却。行长时间的保温，再冷却。行长时间的保温，再冷却。行长时间的保温，再冷却。Cu-NiCu-NiCu-NiCu-Ni合金应用：制造电阻器、热电偶、补偿导线合金应用：制造电阻器、热电偶、补偿导线合金应用：制造电阻器、热电偶、补偿导线合金应用：制造电阻器、热电偶、补偿导线三、共晶相图三、共晶相图三、共晶相图三、共晶相图共晶相图：合金系的两组元在液态下无限互溶，在固共晶相图：合金系的两组元在液态下无限互溶，在固共晶相图：合金系的两组元在液态下无限互溶，在固共晶相图：合金系的两组元在液态下无限互溶，在固 态下只能有限互溶，并有共晶转变发生，态下只能有限互溶，并有共晶转变发生，态下只能有限互溶，并有共晶转变发生，态下只能有限互溶，并有共晶转变发生，形成共晶组织的相图。形成共晶组织的相图。形成共晶组织的相图。形成共晶组织的相图。共晶转变：指一定成分的液体合共晶转变：指一定成分的液体合共晶转变：指一定成分的液体合共晶转变：指一定成分的液体合 金，在一定温度下，金，在一定温度下，金，在一定温度下，金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶同时结晶出成分和晶同时结晶出成分和晶同时结晶出成分和晶 格均不相同的两种晶格均不相同的两种晶格均不相同的两种晶格均不相同的两种晶 体的转变。体的转变。体的转变。体的转变。L L L Lc c c c d d d d+e e e e常见合金：常见合金：常见合金：常见合金：P P P Pb b b b-S-S-S-Sn n n n、P P P Pb b b b-S-S-S-Sb b b b、A A A Ag g g g-C-C-C-Cu u u u、Al-SAl-SAl-SAl-Si i i i(一一一一)相图分析相图分析相图分析相图分析相图中的点：相图中的点：相图中的点：相图中的点：a a a a点点点点,Pb,Pb,Pb,Pb的熔点的熔点的熔点的熔点;b b b b点点点点,Sn,Sn,Sn,Sn的熔点；的熔点；的熔点；的熔点；c c c c点点点点,共晶点共晶点共晶点共晶点;d d d d点点点点,表示表示表示表示固溶体中最大溶固溶体中最大溶固溶体中最大溶固溶体中最大溶B B B B量量量量;e e e e点点点点,表示表示表示表示固溶体中最大溶固溶体中最大溶固溶体中最大溶固溶体中最大溶A A A A量。量。量。量。相图中的线：相图中的线：相图中的线：相图中的线：acbacbacbacb线为液相液线为液相液线为液相液线为液相液;adceb;adceb;adceb;adceb线为固相线线为固相线线为固相线线为固相线;dce dce dce dce线为共晶线线为共晶线线为共晶线线为共晶线;df;df;df;df和和和和egegegeg为溶解度线为溶解度线为溶解度线为溶解度线相图中的区：三个单相区相图中的区：三个单相区相图中的区：三个单相区相图中的区：三个单相区:液相区液相区液相区液相区L,L,L,L,固相固相固相固相和和和和相区相区相区相区 三个两相区三个两相区三个两相区三个两相区:L+:L+:L+:L+区区区区,L+,L+,L+,L+区区区区,+,+,+,+区；区；区；区；一个三相共存点一个三相共存点一个三相共存点一个三相共存点:C:C:C:C点点点点(二二二二)典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程1.1.1.1.共晶合金的结晶过程共晶合金的结晶过程共晶合金的结晶过程共晶合金的结晶过程(成分成分成分成分)结晶过程结晶过程结晶过程结晶过程:含含含含PbPbPbPb较多的地区生成较多的地区生成较多的地区生成较多的地区生成相小晶体，周围合金液中的相小晶体，周围合金液中的相小晶体，周围合金液中的相小晶体，周围合金液中的 SnSnSnSn大大增多；含大大增多；含大大增多；含大大增多；含SnSnSnSn较多的地区生成较多的地区生成较多的地区生成较多的地区生成相小晶体，周相小晶体，周相小晶体，周相小晶体，周 围合金液中的围合金液中的围合金液中的围合金液中的PbPbPbPb大大增多；大大增多；大大增多；大大增多；相小晶体的两侧生成相小晶体的两侧生成相小晶体的两侧生成相小晶体的两侧生成相小晶体；相小晶体；相小晶体；相小晶体；相小晶体的相小晶体的相小晶体的相小晶体的 两侧生成两侧生成两侧生成两侧生成相小晶体相小晶体相小晶体相小晶体形成细密的两相机械混合物形成细密的两相机械混合物形成细密的两相机械混合物形成细密的两相机械混合物相中析出一些小的相中析出一些小的相中析出一些小的相中析出一些小的相小晶体；相小晶体；相小晶体；相小晶体；相中析出一些相中析出一些相中析出一些相中析出一些 小的小的小的小的相小晶体，即次生相。相小晶体，即次生相。相小晶体，即次生相。相小晶体，即次生相。初生相：直接从液相中生成的固相初生相：直接从液相中生成的固相初生相：直接从液相中生成的固相初生相：直接从液相中生成的固相次生相：由固相中析出的小晶体次生相：由固相中析出的小晶体次生相：由固相中析出的小晶体次生相：由固相中析出的小晶体室温组织：室温组织：室温组织：室温组织：+2.2.2.2.亚共晶和过共晶合金的结晶过程亚共晶和过共晶合金的结晶过程亚共晶和过共晶合金的结晶过程亚共晶和过共晶合金的结晶过程(、成分成分成分成分)结晶过程：结晶过程：结晶过程：结晶过程：当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出相，液相中的相，液相中的相，液相中的相，液相中的 SnSnSnSn增多；增多；增多；增多；当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，即进行共晶转变。即进行共晶转变。即进行共晶转变。即进行共晶转变。室温组织：室温组织：室温组织：室温组织：+结晶过程：结晶过程：结晶过程：结晶过程：当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出相，液相中的相，液相中的相，液相中的相，液相中的 Sn Sn Sn Sn 减少；减少；减少；减少；当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，当温度降低到共晶温度，成分也到达共晶成分，即进行共晶转变。即进行共晶转变。即进行共晶转变。即进行共晶转变。室温组织：室温组织：室温组织：室温组织：+3.WSn3.WSn3.WSn3.WSn小于小于小于小于d d d d点的合金结晶过程点的合金结晶过程点的合金结晶过程点的合金结晶过程(成分成分成分成分)结晶过程结晶过程结晶过程结晶过程:当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出相；相；相；相；当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的 相；相；相；相；当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，相中析出相中析出相中析出相中析出 室温组织：室温组织：室温组织：室温组织：+结晶过程结晶过程结晶过程结晶过程:当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出当温度降低到液相线时，先析出相；相；相；相；当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的当温度降低到固相线时，液体全部转变为单一的 相；相；相；相；当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，当温度降到溶解度线时，相中析出相中析出相中析出相中析出 室温组织：室温组织：室温组织：室温组织：+当当当当WSnWSnWSnWSn小于小于小于小于f f f f点或大于点或大于点或大于点或大于g g g g点时：最终组织为点时：最终组织为点时：最终组织为点时：最终组织为相、相、相、相、相相相相(三三三三)比重偏析比重偏析比重偏析比重偏析比重偏析：因比重不同而造成的成分产生不均匀现象比重偏析：因比重不同而造成的成分产生不均匀现象比重偏析：因比重不同而造成的成分产生不均匀现象比重偏析：因比重不同而造成的成分产生不均匀现象 原因：共晶析出的晶体的比重大于或小于剩余液原因：共晶析出的晶体的比重大于或小于剩余液原因：共晶析出的晶体的比重大于或小于剩余液原因：共晶析出的晶体的比重大于或小于剩余液 体的比重时，先析出相会在剩余液体相中体的比重时，先析出相会在剩余液体相中体的比重时，先析出相会在剩余液体相中体的比重时，先析出相会在剩余液体相中 下沉或上浮。下沉或上浮。下沉或上浮。下沉或上浮。因素：组元的比重差；初晶与剩余液相的成分差；因素：组元的比重差；初晶与剩余液相的成分差；因素：组元的比重差；初晶与剩余液相的成分差；因素：组元的比重差；初晶与剩余液相的成分差；结晶的冷却速度。结晶的冷却速度。结晶的冷却速度。结晶的冷却速度。危害：使铸件各部分的成分、组织、性能不同危害：使铸件各部分的成分、组织、性能不同危害：使铸件各部分的成分、组织、性能不同危害：使铸件各部分的成分、组织、性能不同消除措施：消除措施：消除措施：消除措施：加大结晶时的冷却速度，使偏析相来不及加大结晶时的冷却速度，使偏析相来不及加大结晶时的冷却速度，使偏析相来不及加大结晶时的冷却速度，使偏析相来不及 上浮或下沉；上浮或下沉；上浮或下沉；上浮或下沉；加入某种元素形成熔点高、比重与液相相加入某种元素形成熔点高、比重与液相相加入某种元素形成熔点高、比重与液相相加入某种元素形成熔点高、比重与液相相 近的化合物，结晶时先析出形成枝晶骨架，近的化合物，结晶时先析出形成枝晶骨架，近的化合物，结晶时先析出形成枝晶骨架，近的化合物，结晶时先析出形成枝晶骨架，阻止偏析；阻止偏析；阻止偏析；阻止偏析；振动搅拌。振动搅拌。振动搅拌。振动搅拌。四、包晶相图四、包晶相图四、包晶相图四、包晶相图包晶相图：合金系的两组元在液态无限互溶，在固态包晶相图：合金系的两组元在液态无限互溶，在固态包晶相图：合金系的两组元在液态无限互溶，在固态包晶相图：合金系的两组元在液态无限互溶，在固态 有限互溶并有包晶反应发生的相图。有限互溶并有包晶反应发生的相图。有限互溶并有包晶反应发生的相图。有限互溶并有包晶反应发生的相图。包晶转变：指一定成分的固相与一定成分的液相作用包晶转变：指一定成分的固相与一定成分的液相作用包晶转变：指一定成分的固相与一定成分的液相作用包晶转变：指一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另外一种固相的转变过程。形成另外一种固相的转变过程。形成另外一种固相的转变过程。形成另外一种固相的转变过程。反应式：反应式：反应式：反应式：L L L Le e e e+c c c cd d d d 常见合金：常见合金：常见合金：常见合金：Pt-AgPt-AgPt-AgPt-Ag、Ag-SnAg-SnAg-SnAg-Sn、Sn-SbSn-SbSn-SbSn-Sb、Cu-ZnCu-ZnCu-ZnCu-Zn、Fe-MnFe-MnFe-MnFe-Mn、Fe-CFe-CFe-CFe-C(一一一一)相图组成分析相图组成分析相图组成分析相图组成分析相图中的点：相图中的点：相图中的点：相图中的点：a a a a点，点，点，点，PtPtPtPt的熔点；的熔点；的熔点；的熔点；b b b b点，点，点，点，AgAgAgAg的熔点；的熔点；的熔点；的熔点；c c c c、d d d d点，最大溶解度；点，最大溶解度；点，最大溶解度；点，最大溶解度；e e e e点叫包晶转变点；点叫包晶转变点；点叫包晶转变点；点叫包晶转变点；f f f f、g g g g点，单一固相点点，单一固相点点，单一固相点点，单一固相点相图中的线：相图中的线：相图中的线：相图中的线：acbacbacbacb线液相线；线液相线；线液相线；线液相线；acdbacdbacdbacdb线是固相线；线是固相线；线是固相线；线是固相线；cdecdecdecde线叫包晶转变线；线叫包晶转变线；线叫包晶转变线；线叫包晶转变线；dfdfdfdf、egegegeg分别分别分别分别 是是是是在在在在中、中、中、中、在在在在中的溶解度线。中的溶解度线。中的溶解度线。中的溶解度线。相图中的区：三个单相区：液相区相图中的区：三个单相区：液相区相图中的区：三个单相区：液相区相图中的区：三个单相区：液相区L L L L、固相区、固相区、固相区、固相区和和和和 相区；相区；相区；相区；三个两相区：三个两相区：三个两相区：三个两相区：L+L+L+L+、L+L+L+