第三章 二元相图和合金的凝固PPT讲稿.ppt

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1、第三章 二元相图和合金的凝固第1页，共80页，编辑于2022年，星期二223.1 3.1 二元相图的建立二元相图的建立一、相图的表示方法一、相图的表示方法对二元合金来说，通常用横对二元合金来说，通常用横坐标表示成分，纵坐标表示坐标表示成分，纵坐标表示温度。温度。坐标平面上的任一点称为表坐标平面上的任一点称为表象点，表示合金的成分和温度象点，表示合金的成分和温度第2页，共80页，编辑于2022年，星期二33二、相图的建立二、相图的建立通过通过实验测定实验测定：先配制一系列成分不同的合金，然后测定这些合金的相变临界点，最后先配制一系列成分不同的合金，然后测定这些合金的相变临界点，最后把这些点标在温

2、度把这些点标在温度成分坐标图上，把各相同意义的点连结成线，成分坐标图上，把各相同意义的点连结成线，这些线就在坐标图上划分出一些区域，即相区，将各相区所存在这些线就在坐标图上划分出一些区域，即相区，将各相区所存在的相的名称标出，相图的建立工作即告完成。的相的名称标出，相图的建立工作即告完成。测定临界点方法：测定临界点方法：热分析法热分析法、膨胀法、电阻法、膨胀法、电阻法、x x射线结构分析法射线结构分析法等。等。热分析法测定二元合金相图：热分析法测定二元合金相图：1 1）配制一系列不同成分的合金，测出从液态到室温的冷却曲线。）配制一系列不同成分的合金，测出从液态到室温的冷却曲线。2 2）将临界点

3、标在温度）将临界点标在温度成分坐标图中，再将相同意义的点连接起来。成分坐标图中，再将相同意义的点连接起来。3 3）标注相区。）标注相区。第3页，共80页，编辑于2022年，星期二44液相线液相线：表示合金结晶开始的温度：表示合金结晶开始的温度或加热过程中熔化终了的温度；或加热过程中熔化终了的温度；固相线固相线：表示合金结晶终了的温度或在加热过程中开始熔化的温度：表示合金结晶终了的温度或在加热过程中开始熔化的温度单相固溶体用单相固溶体用表示。表示。+L第4页，共80页，编辑于2022年，星期二5 5三、相律及杠杆定律三、相律及杠杆定律（分析相图的两个重要依据）（分析相图的两个重要依据）相律：说明

4、合金在平衡结晶过程中温度和相成分的变化；相律：说明合金在平衡结晶过程中温度和相成分的变化；杠杆定律：定量给出结晶过程中两相相对量的变化，最后形成的杠杆定律：定量给出结晶过程中两相相对量的变化，最后形成的组织中两相的相对量以及组织的相对量。组织中两相的相对量以及组织的相对量。1 1、相律及其应用相律及其应用相律：表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系。相律：表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系。当系统的压力为常数时：当系统的压力为常数时：f=c-p+1f=c-p+1f f为自由度数，为自由度数，c c为组元数，为组元数，p p为相数为相数自由度数自由度数：结

5、晶过程中保持相数不变的平衡条件下，影响状态的内、外：结晶过程中保持相数不变的平衡条件下，影响状态的内、外部因素中可以独立发生变动的数目。部因素中可以独立发生变动的数目。温度和成分温度和成分第5页，共80页，编辑于2022年，星期二66纯金属自由度数最多纯金属自由度数最多1 1个（成分固定）；个（成分固定）；二元合金自由度数最多二元合金自由度数最多2 2个（成分的独立变量只有一个）；个（成分的独立变量只有一个）；三元合金自由度数最多三元合金自由度数最多3 3个（成分的独立变量有两个）；个（成分的独立变量有两个）；应用：应用：（1 1）、确定系统中可能存在的最多平衡相数）、确定系统中可能存在的最多

6、平衡相数 f f最小为最小为0 0，即，即f=c-p+1=0 p=c+1f=c-p+1=0 p=c+1纯金属中最多相数为纯金属中最多相数为2 2，二元合金中最多相数为，二元合金中最多相数为3 3，依次类推，依次类推（2 2）、解释纯金属与二元合金的差别）、解释纯金属与二元合金的差别纯金属（纯金属（c=1c=1）结晶时两相平衡（）结晶时两相平衡（p=2p=2）f=0f=0，恒温，恒温二元合金（二元合金（c=2c=2）两相平衡（）两相平衡（p=2p=2）f=1f=1，一个变量，反应在一个，一个变量，反应在一个温度范围内进行；温度范围内进行；三相平衡（三相平衡（p=3p=3）f=0f=0，恒温、成分

7、固定，相图中是一条恒恒温、成分固定，相图中是一条恒温线温线第6页，共80页，编辑于2022年，星期二772 2、杠杆定律、杠杆定律定量确定两相共存状态下两相的相对量定量确定两相共存状态下两相的相对量，以，以Cu-NiCu-Ni合金为例：在合金为例：在T1T1温度下，温度下，成分成分x x的合金处于的合金处于L+L+两相共存状态，设液相的量为两相共存状态，设液相的量为 ，固相量为固相量为 ，合金，合金总量为：总量为：NiNi在合金中的总量在合金中的总量等于在等于在L和和两相中的两相中的量之和量之和：图图3.3 3.3 杠杆定理的说明杠杆定理的说明第7页，共80页，编辑于2022年，星期二88以合

8、金成分以合金成分o o为支点为支点以以L L相成分相成分a a为支点为支点以以相成分相成分b b为支点为支点aobaobaob在二元系合金中，杠杆定律只适用于两相平衡区在二元系合金中，杠杆定律只适用于两相平衡区第8页，共80页，编辑于2022年，星期二99例题：有一成分为例题：有一成分为0.5B的合金，平衡结晶到某一温度时，液相中的合金，平衡结晶到某一温度时，液相中含有含有0.4B，固相中含有，固相中含有0.8B，此时固、液相各占多少分数？，此时固、液相各占多少分数？第9页，共80页，编辑于2022年，星期二10103.2 3.2 二元匀晶相图及固溶体的结晶二元匀晶相图及固溶体的结晶匀晶相图：

9、两组元在液态、固态都无限溶解，形成固溶体。匀晶相图：两组元在液态、固态都无限溶解，形成固溶体。例如：例如：Cu-Ni、Ag-Au、Cr-Mo、Cd-Mg、Fe-Ni、Mo-W等等匀晶转变：合金结晶时都是从液相中结晶出单相固溶体。匀晶转变：合金结晶时都是从液相中结晶出单相固溶体。一、相图分析一、相图分析以以Cu-Ni相图为例：相图为例：液相线液相线固相线固相线相区相区第10页，共80页，编辑于2022年，星期二1111二、固溶体合金的平衡结晶过程二、固溶体合金的平衡结晶过程以以Cu-0.3Ni为例为例Cu-0.3Ni合金的冷却曲线合金的冷却曲线第11页，共80页，编辑于2022年，星期二1212

10、固溶体的平衡结晶过程与纯金属相同点：固溶体的平衡结晶过程与纯金属相同点：液态合金成分：宏观平均成分，液态合金成分：宏观平均成分，微观角度，微小原子集团偏离平均成分，成分、大小、位置变化不定微观角度，微小原子集团偏离平均成分，成分、大小、位置变化不定形核的结构条件要满足形核的结构条件要满足结构起伏、能量起伏和成分起伏结构起伏、能量起伏和成分起伏三个。三个。热力学条件：热力学条件：T T rK rK，GKGK，固相与母相成分越接近，固相与母相成分越接近，N，晶粒晶粒形核方式形核方式匀晶合金匀晶合金在室温下的在室温下的组织为组织为单相单相固溶体固溶体图图3.6 固溶体合金平衡结晶时组织变化示意图固溶

11、体合金平衡结晶时组织变化示意图第12页，共80页，编辑于2022年，星期二1313固溶体的平衡结晶过程与纯金属不同点：固溶体的平衡结晶过程与纯金属不同点：异分结晶（选择结晶）：异分结晶（选择结晶）：结晶出的晶体与母相的化学成分不同。结晶出的晶体与母相的化学成分不同。同分结晶：纯金属结晶晶体与母相的化学成分完全一样。同分结晶：纯金属结晶晶体与母相的化学成分完全一样。异分结晶异分结晶溶质原子重新分配溶质原子重新分配平衡分配系数平衡分配系数 ：一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比，：一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比，即即 假定液相线和固相线为假定液相线和固相线为直线，则直线，则 为常数。为常

12、数。cc相线相线，111，CC 反映重新分配的强烈程度反映重新分配的强烈程度第13页，共80页，编辑于2022年，星期二1414结晶需要一定的温度范围结晶需要一定的温度范围温度范围内的每一温度下只能结晶出一定数量的固相温度范围内的每一温度下只能结晶出一定数量的固相Cu-0.3Ni合金的冷却曲线合金的冷却曲线第14页，共80页，编辑于2022年，星期二1515结晶过程中，溶质原子重新分配一直在进行结晶过程中，溶质原子重新分配一直在进行 原子扩散原子扩散合金成分合金成分C0C0温度温度T1T1，液相成分，液相成分C1C1，固相成分，固相成分k0C1k0C1温度温度T2T2，液相成分，液相成分C2C

13、2，固相成分，固相成分k0C2k0C2C0温温度度L L+C1C2k0C1k0C2T1T2浓度梯度浓度梯度图图3.8 固溶体合金的平衡结晶固溶体合金的平衡结晶溶质浓度溶质浓度第15页，共80页，编辑于2022年，星期二1616温度温度T1T1的结晶过程的结晶过程:界面区域浓度梯度界面区域浓度梯度原子扩散原子扩散C1C0C1C0（非平衡（非平衡X）晶体长大）晶体长大C1C1平衡重新建立平衡重新建立浓度梯度浓度梯度原子原子扩散扩散进一步长大进一步长大重复进行重复进行C0温温度度L L+C1C2k0C1k0C2T1T2aLk0C1C0C1溶溶质质浓浓度度aLk0C1C0溶溶质质浓浓度度aLk0C1C

14、1溶溶质质浓浓度度C0aLk0C1C1溶溶质质浓浓度度（a）（b）（c）（d）第16页，共80页，编辑于2022年，星期二1717温度温度T2T2的结晶过程的结晶过程:界面区域浓度梯度界面区域浓度梯度原子扩散原子扩散C C改变改变（非平衡（非平衡X）晶体长大）晶体长大平衡重新建立平衡重新建立浓度梯度浓度梯度原子原子扩散扩散进一步长大进一步长大重复进行重复进行aLk0C2C2溶溶质质浓浓度度caLk0C2C1溶溶质质浓浓度度C2k0C1aLk0C2溶溶质质浓浓度度C2bC0温温度度L L+C1C2k0C1k0C2T1T2aT3第17页，共80页，编辑于2022年，星期二1818固溶体的平衡结晶过

15、程：固溶体的平衡结晶过程：固相成核固相成核相内浓度梯度相内浓度梯度相内扩散相内扩散 界面浓度不平衡界面浓度不平衡晶体长大晶体长大重新建立平衡重新建立平衡固溶体的平衡结晶过程固溶体的平衡结晶过程 原子的扩散过程原子的扩散过程液相和固相均匀一致液相和固相均匀一致 原子的扩散进行完全原子的扩散进行完全 缓慢冷却缓慢冷却冷却速度大冷却速度大 相内成分不均匀相内成分不均匀 偏离平衡结晶条件（不平衡结晶）偏离平衡结晶条件（不平衡结晶）第18页，共80页，编辑于2022年，星期二1919三、固溶体合金的不平衡结晶三、固溶体合金的不平衡结晶条件：液相完全均匀化，而固相内却来不及进行扩散。条件：液相完全均匀化，

16、而固相内却来不及进行扩散。平衡：平衡：t1:t2:t3:不平衡不平衡t1:t2:t3:t4:固相平均成分线固相平均成分线 冷却速度冷却速度图图3.11 匀晶系合金的不平衡结晶匀晶系合金的不平衡结晶第19页，共80页，编辑于2022年，星期二2020晶内偏析晶内偏析：晶粒内部化学成分不均匀的现象。（枝晶偏析）：晶粒内部化学成分不均匀的现象。（枝晶偏析）图图3.12 固溶体在不平衡结晶时的组织变化示意图固溶体在不平衡结晶时的组织变化示意图第20页，共80页，编辑于2022年，星期二2121影响晶内偏析的因素：影响晶内偏析的因素：1 1）分配系数）分配系数k0k0 当当k0k0 1 1时，时，k0k

17、0值越小，则偏析越大；值越小，则偏析越大；当当k0k0 1 1时，时，k0k0越大，偏析也越大。越大，偏析也越大。2 2）溶质原子的扩散能力）溶质原子的扩散能力 结晶的温度较高，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，结晶的温度较高，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。则偏析程度较大。3 3）冷却速度）冷却速度 冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。（一般情况）冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。（一般情况）小铸件冷却速度极快，过冷度很大，到小铸件冷却速度极快，过冷度很大，到t3t3才开始结晶才开始结晶 成分均匀成分均匀严重的晶内偏析严重的晶内偏析机械性能机械性能，抗蚀能力，

18、抗蚀能力消除晶内偏析消除晶内偏析：扩散退火扩散退火或均匀退火。高温，长时间保温，缓冷或均匀退火。高温，长时间保温，缓冷第21页，共80页，编辑于2022年，星期二2222四、区域偏析和区域提纯四、区域偏析和区域提纯1、区域偏析（宏观偏析）：、区域偏析（宏观偏析）：大范围内化学成分不均匀的现象大范围内化学成分不均匀的现象液相扩散、对流、搅拌，成分均匀，固相无扩散为例：液相扩散、对流、搅拌，成分均匀，固相无扩散为例：图图3.15 3.15 区域偏析的形成过程区域偏析的形成过程第22页，共80页，编辑于2022年，星期二2323液相只有扩散，成分不均匀，固相无扩散为例：液相只有扩散，成分不均匀，固相

19、无扩散为例：第23页，共80页，编辑于2022年，星期二24241 1）水平直线）水平直线a a：平衡结晶，相：平衡结晶，相内溶质原子充分混合。内溶质原子充分混合。2 2）曲线）曲线c c：不平衡结晶，固相中：不平衡结晶，固相中无扩散，液相中除了扩散之外，无扩散，液相中除了扩散之外，没有对流或搅拌，即液相中的没有对流或搅拌，即液相中的溶质原子混合很差溶质原子混合很差3 3）曲线）曲线b b：不平衡结晶，固相：不平衡结晶，固相中无扩散，液相成分可以借助中无扩散，液相成分可以借助扩散、对流或搅拌等完全均匀扩散、对流或搅拌等完全均匀化。化。4 4）曲线）曲线d d：介于：介于b b与与c c情况之间

20、。情况之间。第24页，共80页，编辑于2022年，星期二25252、区域提纯、区域提纯依据区域偏析原理可以提纯金属。依据区域偏析原理可以提纯金属。将杂质富集的末端切去，然后再将杂质富集的末端切去，然后再熔化，再顺序凝固，金属的纯度熔化，再顺序凝固，金属的纯度就可不断地得以提高。就可不断地得以提高。区域熔炼技术（区域提纯）区域熔炼技术（区域提纯）熔化区熔化区，效果，效果k0k0，效果，效果搅拌搅拌，效果，效果第25页，共80页，编辑于2022年，星期二2626五、成分过冷及其对晶体成长形状的影响五、成分过冷及其对晶体成长形状的影响固溶体结晶固溶体结晶呈树枝状生长，还有的呈胞状生长呈树枝状生长，还

21、有的呈胞状生长成分过冷成分过冷1 1、形成成分过冷的条件及其影响因素、形成成分过冷的条件及其影响因素第26页，共80页，编辑于2022年，星期二2727形成成分过冷临界条件：形成成分过冷临界条件：G G：实际温度梯度，：实际温度梯度，R R：结晶速度，：结晶速度，m m：液相线斜率，：液相线斜率，D D：液相中溶质：液相中溶质的扩散系数，的扩散系数，k0k0：分配系数。：分配系数。形成成分过冷的条件形成成分过冷的条件影响成分过冷的因素影响成分过冷的因素：G G，R R，C0C01 1）对于同种合金：温）对于同种合金：温度梯度度梯度GG，成分过冷，成分过冷 。2 2）对于不同的合金：）对于不同的

22、合金：k0k0 1 1时时k0k0，k0k0 1 1时，时，k0k0，液相线越，液相线越陡陡,D,D，成分过冷，成分过冷。第27页，共80页，编辑于2022年，星期二28282、成分过冷对晶体成长形状的影响、成分过冷对晶体成长形状的影响1 1）在温度梯度）在温度梯度G1G1下，界面呈平面状生长。下，界面呈平面状生长。2 2）在温度梯度下）在温度梯度下G2G2，界面呈胞状生长。，界面呈胞状生长。3 3）在温度梯度）在温度梯度G3G3下，晶体以树枝状的方式长大。下，晶体以树枝状的方式长大。第28页，共80页，编辑于2022年，星期二2929第29页，共80页，编辑于2022年，星期二30303.2

23、 3.2 二元共晶相图及其合金的结晶二元共晶相图及其合金的结晶二元共晶相图二元共晶相图：两组元在液态时相互无限互溶，在固态时有限互溶，发：两组元在液态时相互无限互溶，在固态时有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。例如：例如：Pb-SnPb-Sn、Pb-SbPb-Sb、Ag-CuAg-Cu、Pb-BiPb-Bi等，等，Fe-CFe-C、Al-MgAl-Mg有共晶部分。有共晶部分。共晶转变共晶转变：某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中：某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程。结晶出两种不

24、同成分和不同晶体结构的固相的过程。共晶反应共晶反应：共晶组织共晶组织由两相混合组成，即由两相混合组成，即+第30页，共80页，编辑于2022年，星期二3131一、相图分析一、相图分析液相线液相线固相线固相线溶解度曲线溶解度曲线共晶反应线共晶反应线共晶点共晶点共晶温度共晶温度共晶合金共晶合金亚共晶合金亚共晶合金过共晶合金过共晶合金相区：相区：单相区单相区双相区双相区三相共存区三相共存区第31页，共80页，编辑于2022年，星期二3232二、典型合金的平衡结晶过程及组织二、典型合金的平衡结晶过程及组织1 1、成分小于、成分小于M M点的合金点的合金以以Pb-0.1SnPb-0.1Sn为例（合金为例

25、（合金I I）第32页，共80页，编辑于2022年，星期二3333T1，L L12，L+L+23，34，+脱溶（二次结晶）脱溶（二次结晶）次生相（二次相）次生相（二次相）成分在成分在F F和和M M之间之间的合金，的合金，和和的相对含量：的相对含量：第33页，共80页，编辑于2022年，星期二3434第34页，共80页，编辑于2022年，星期二3535组织组织黑色基体为黑色基体为相相白色颗粒为白色颗粒为第35页，共80页，编辑于2022年，星期二36362 2、共晶合金（合金、共晶合金（合金IIII）w w（SnSn）=61.9%=61.9%第36页，共80页，编辑于2022年，星期二3737

26、TETE：TE:1：L;12：L+；2（TE）：两相的成分分别达到）：两相的成分分别达到M点和点和E点点两相的质量分数：两相的质量分数：共晶反应前共晶反应前初晶又称先共晶相（初晶又称先共晶相（先）。先）。TE:先先+1:L;12：L+；2:2:先先+1:L1:L1-D:L+1-D:L+T TD DT1:L1:L1-2:L+1-2:L+T TD D反应结束，反应结束，过剩过剩2:1:L1:L1-2:L+1-2:L+TDTD反应结束，反应结束，L L过剩过剩2-32-3：LL 3-4:3-4:4:4:+IIIIT TD D第64页，共80页，编辑于2022年，星期二65第65页，共80页，编辑于2

27、022年，星期二66设设wAg20%wAg20%的合金的合金IIII进行包晶转变时，进行包晶转变时，L L和和 的相对含量？的相对含量？包晶转变过包晶转变过程中需要多程中需要多少少？包晶转变生包晶转变生成多少成多少？剩余多少剩余多少？第66页，共80页，编辑于2022年，星期二67三、不平衡结晶过程及组织三、不平衡结晶过程及组织包晶转变十分缓慢，在实际生产条件下，冷却速度快，包晶转变包晶转变十分缓慢，在实际生产条件下，冷却速度快，包晶转变将被抑制，剩余的液体在低于包晶转变温度下，直接转变为将被抑制，剩余的液体在低于包晶转变温度下，直接转变为 相。相。这样一来，在平衡转变时本来不存在的这样一来，

28、在平衡转变时本来不存在的 相就被保留下来，同时相就被保留下来，同时 相的成分也很不均匀。相的成分也很不均匀。包晶偏析包晶偏析：由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀现象。：由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀现象。温度足够高，扩散足够快，包晶反应有可能彻底完成。温度足够高，扩散足够快，包晶反应有可能彻底完成。不平衡组织：不平衡组织：本来不存在的本来不存在的 相就被保留下来相就被保留下来PP点左侧的合金，在不平衡条件下，发生包晶反应，形成不应出现点左侧的合金，在不平衡条件下，发生包晶反应，形成不应出现的的 相相消除不平衡组织：长时间扩散退火消除不平衡组织：长时间扩散退火第67页

29、，共80页，编辑于2022年，星期二68四、包晶转变的实际应用四、包晶转变的实际应用包晶转变的两个显著特点：包晶转变的两个显著特点：1 1）包晶转变的形成相依附在初晶相上形成；）包晶转变的形成相依附在初晶相上形成；2 2）包晶转变的不完全性。）包晶转变的不完全性。应用：应用：1 1）在轴承合金中的应用；）在轴承合金中的应用；2 2）包晶转变的细化晶粒作用。）包晶转变的细化晶粒作用。第68页，共80页，编辑于2022年，星期二693.5 3.5 其他类型的二元合金相图其他类型的二元合金相图一、组元间形成化合物的相图一、组元间形成化合物的相图1、形成稳定化合物的相图、形成稳定化合物的相图第69页，

30、共80页，编辑于2022年，星期二702 2、形成不稳定化合物的二元相图、形成不稳定化合物的二元相图第70页，共80页，编辑于2022年，星期二71二、具有固态转变的二元合金相图二、具有固态转变的二元合金相图1、共析转变、共析转变：一定成分的固相，在一定温度下分解为另外两个一：一定成分的固相，在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相的转变过程。定成分的固相的转变过程。P+a+Fe3CIII第71页，共80页，编辑于2022年，星期二722 2、包析转变、包析转变：在一定温度下，两个一定成分的固相相互作用，：在一定温度下，两个一定成分的固相相互作用，形成另一个一定成分的固相的过程。形成另一个一定

31、成分的固相的过程。第72页，共80页，编辑于2022年，星期二733.7 3.7 铸锭的组织与缺陷铸锭的组织与缺陷一、铸锭三晶区的形成一、铸锭三晶区的形成 表层细晶区、中间柱状晶区、心部等轴晶区表层细晶区、中间柱状晶区、心部等轴晶区图图2-34 2-34 铸锭组织示意图铸锭组织示意图1-1-细晶区细晶区 2-2-柱状晶区柱状晶区 3-3-等轴晶区等轴晶区第73页，共80页，编辑于2022年，星期二741 1、细晶区：、细晶区：表层细晶区的形核数目取决于下列因素：表层细晶区的形核数目取决于下列因素：型壁的形核能力型壁的形核能力 型壁所能达到的过冷度的大小：铸型的表面温度、热传导能力和浇型壁所能达

32、到的过冷度的大小：铸型的表面温度、热传导能力和浇注温度等。注温度等。2、柱状晶区、柱状晶区型壁温度升高，结晶前沿过冷度很小，不能形核，利于长大；型壁温度升高，结晶前沿过冷度很小，不能形核，利于长大；垂直于型壁方向散热最快，生长沿散热的反方向；垂直于型壁方向散热最快，生长沿散热的反方向；生长速度，一次晶轴最快，平行于散热方向的一次晶轴最快生长速度，一次晶轴最快，平行于散热方向的一次晶轴最快铸造织构铸造织构固相导热性好，保持定向散热，柱状晶前沿没有新形核的晶粒阻挡，形成固相导热性好，保持定向散热，柱状晶前沿没有新形核的晶粒阻挡，形成穿晶组织。穿晶组织。柱晶间界是杂质、气泡、缩孔较富集的地区，是铸锭

33、的脆弱结合面，柱晶间界是杂质、气泡、缩孔较富集的地区，是铸锭的脆弱结合面，简称简称弱面。弱面。第74页，共80页，编辑于2022年，星期二3 3、中心等轴晶区、中心等轴晶区铸锭中心有晶核残片，结晶前沿成分过冷增大，重新形核。铸锭中心有晶核残片，结晶前沿成分过冷增大，重新形核。中心温度均匀，生长方向一致，所以形成等轴晶。中心温度均匀，生长方向一致，所以形成等轴晶。在等轴晶区中，各晶粒的取向不同，没有方向性，没有脆弱面，同时在等轴晶区中，各晶粒的取向不同，没有方向性，没有脆弱面，同时取向不同的晶粒彼此咬合，裂纹不易发展。取向不同的晶粒彼此咬合，裂纹不易发展。显微缩孔多，组织不致密。显微缩孔多，组织

34、不致密。二、铸锭组织的控制二、铸锭组织的控制 有利于柱状晶区发展的因素有利于柱状晶区发展的因素 锭模的导热能力要大锭模的导热能力要大 高温浇注、高速浇注高温浇注、高速浇注 高的熔化温度高的熔化温度 有利于等轴晶区发展的因素有利于等轴晶区发展的因素 低温、低速浇注低温、低速浇注 降低熔化温度降低熔化温度 变质处理变质处理 搅拌、振动搅拌、振动第75页，共80页，编辑于2022年，星期二三、铸锭缺陷三、铸锭缺陷 集中缩孔 分散缩孔（缩松）气孔 夹杂物 外来夹杂物 内生夹杂物 缩孔第76页，共80页，编辑于2022年，星期二7777本章小结本章小结相图，相律，杠杆定律相图，相律，杠杆定律相图的类型相

35、图的类型匀晶相图：液态和固态下均无限溶解；匀晶相图：液态和固态下均无限溶解；共晶相图：液态无限溶解，固态有限溶解，有共晶反应；共晶相图：液态无限溶解，固态有限溶解，有共晶反应；包晶相图：液态无限溶解，固态有限溶解，有包晶反应；包晶相图：液态无限溶解，固态有限溶解，有包晶反应；图形特点：图形特点：匀晶匀晶 共晶共晶 包晶包晶LLL 第77页，共80页，编辑于2022年，星期二反应特点：反应特点：匀晶转变：匀晶转变：L共晶转变：共晶转变：L+包晶包晶转变转变：L+固溶体平衡结晶与纯金属结晶的共同点和不同点固溶体平衡结晶与纯金属结晶的共同点和不同点成分起伏成分起伏异分结晶异分结晶用相律说明固溶体结晶

36、需要一定的温度范围用相律说明固溶体结晶需要一定的温度范围固溶体的不平衡结晶固溶体的不平衡结晶枝晶偏析，区域偏析（如何消除？）枝晶偏析，区域偏析（如何消除？）成分过冷成分过冷脱溶脱溶TT第78页，共80页，编辑于2022年，星期二相图的应用和分析相图的应用和分析二元相图，已知部分相区确定相邻相区，确定双相区和三相区的冷二元相图，已知部分相区确定相邻相区，确定双相区和三相区的冷却转变类型和反应式，分析合金冷却时的相变过程及对应的冷却转变类型和反应式，分析合金冷却时的相变过程及对应的冷却曲线。却曲线。(匀晶、共晶、包晶匀晶、共晶、包晶)相图中相和组织转变过程，掌握利用杠杆定律计算相图中相和组织转变过程，掌握利用杠杆定律计算平衡转变时相组成和组织组成物的相对含量。平衡转变时相组成和组织组成物的相对含量。共晶、包晶合金的非平衡冷却时组织特点。共晶、包晶合金的非平衡冷却时组织特点。第79页，共80页，编辑于2022年，星期二作业作业1 1、6 6、7 7、8 8、9 9、1515、1717第80页，共80页，编辑于2022年，星期二