《铁碳合金相图上》PPT课件.ppt

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1、工程材料及热工处理工程材料及热工处理第四章第四章 铁碳合金相图铁碳合金相图主讲人：主讲人：刘刘 怿怿 凡凡l几个重要概念几个重要概念4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构1.1.合金合金2.2.组元组元3.3.相相 两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质的具有金属特性的物质 组成合金的最基本的独立物质称为组元，可以是组组成合金的最基本的独立物质称为组元，可以是组成合金的元素，也可以是化合物，有二元、三元等。成合金的元素，也可以是化合物，有二元、三元等。在合金中，凡成分相同、结构相同并以明显界面相在合金中，凡成分相同

2、、结构相同并以明显界面相互分开的均匀组成部分，是合金中最基本的组成部分。互分开的均匀组成部分，是合金中最基本的组成部分。4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构4.4.组织组织5.5.合金系合金系 由相同组元配制的一系列成分不同的合金，组成一由相同组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个合金系统。个合金系统。用肉眼或显微镜观察到的金属材料的内部情景，包用肉眼或显微镜观察到的金属材料的内部情景，包括晶粒的大小、形状、相对数量和相对分布。括晶粒的大小、形状、相对数量和相对分布。“特殊形特殊形态的微观形貌态的微观形貌”合金组织中的相结构决定合金的性能合金组织中的相结构决定合金的性能4.1 4

3、.1 固态合金的相结构固态合金的相结构l合金的相结构合金的相结构晶体结构、原子结构不同、组元相互作用不同晶体结构、原子结构不同、组元相互作用不同不同相结构不同相结构4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构一、固溶体一、固溶体组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。特点：特点：保持溶剂晶格类型保持溶剂晶格类型1.1.分类分类(1)(1)按溶质原子在晶格中的位置按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体、间隙固溶体：置换固溶体、间隙固溶体4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构(2)(2)按固溶度按固溶度:有限固溶体、无限固溶体有限固溶体、无限固溶体固

4、溶强化：固溶强化：溶入溶质原子形成固溶体而使金属溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度强度、硬度硬度升高，升高，塑性塑性、韧性韧性降低。降低。产生原因产生原因：晶格畸变：晶格畸变强化效果强化效果：间隙固溶体置换固溶体：间隙固溶体置换固溶体回忆：我们已回忆：我们已经学了几种强经学了几种强化手段了？化手段了？4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构二、金属化合物二、金属化合物合金组元间按一定比例发生合金组元间按一定比例发生相互反应相互反应而形成化合物而形成化合物特点：特点：晶格类型与性能均不同于任一组元。晶格类型与性能均不同于任一组元。一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。一般可用分

5、子式表示，有些成分可在一定范围内变动。具有一定的金属性质，又称金属化合物。具有一定的金属性质，又称金属化合物。三高三高(高熔点、高硬度、高脆性高熔点、高硬度、高脆性)4.1 4.1 固态合金的相结构固态合金的相结构组元之间相互溶解组元之间相互溶解固溶体：铁素体固溶体：铁素体(F)(F)、奥氏体、奥氏体(A)(A)组元之间相互反应组元之间相互反应金属化合物：渗碳体（金属化合物：渗碳体（Fe3C)Fe3C)组元间既不溶解，也不反应组元间既不溶解，也不反应？三、机械混合物三、机械混合物珠光体：珠光体：F FFe3CFe3C4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图相图相图：合金系合金系中，中，相组成相

6、组成合金成分合金成分温度温度之间关系的图解。之间关系的图解。一、相图的建立一、相图的建立热分析法测定相图：热分析法测定相图：1 1、配制合金；、配制合金；2 2、测出结晶开始和终了温度、测出结晶开始和终了温度相变点；相变点；3 3、标出临界点；分别用曲线连接凝固开始点和终了点；、标出临界点；分别用曲线连接凝固开始点和终了点；4 4、标出相区、标出相区CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455L L+4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图二、杠杆定律二、杠杆定律1 1、r r点为两相混合，分

7、别为点为两相混合，分别为a a点液点液相和相和b b点固溶相。点固溶相。2 2、两平衡相得相对重量满足杠杆、两平衡相得相对重量满足杠杆定律：定律：4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图将两相的比重看做天平的两端质量，欲天平平衡，则力力臂相等。于是有：4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图三、匀晶相图三、匀晶相图线：线：固相线、液相线固相线、液相线区：区：液相（液相（L L）区）区 固相（固相（）区）区 液固两相共存（液固两相共存（L+L+）区区 两组元，液、固态都无限互溶的二元合金系形成的相图两组元，液、固态都无限互溶的二元合金系形成的相图4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图四、共晶相

8、图四、共晶相图两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生共晶转变共晶转变的相图的相图点：点：E-E-共晶点共晶点线：液相线线：液相线 （AEBAEB）固相线固相线 （AMENBAMENB）溶解度曲线溶解度曲线 （MFMF、NGNG）共晶线共晶线 （MENMEN）区：区：三个单相区、三个单相区、三个双相区、三个双相区、一个三相一个三相区区4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图l结晶情况结晶情况1 1、共晶、共晶室温组织室温组织:(+):(+)室温相组成室温相组成:+:+Pb-SnPb-Sn共晶组织共晶组织4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图2 2、

9、W WSnSn19%19%的合金的合金室温组织室温组织:+:+室温相组成室温相组成:+:+4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图3 3、亚共晶、亚共晶 室温组织：室温组织：+(+)+(+)室温相组成：室温相组成：+4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图4 4、过共晶、过共晶室温组织：室温组织：+(+)+(+)室温相组成室温相组成:+:+4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图五、包晶相图五、包晶相图两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生包晶转变包晶转变的相图的相图点：点：DD包晶点包晶点线：液相线线：液相线 （ACBACB）固相线固相线 （AP

10、DBAPDB）溶解度曲线溶解度曲线 （PEPE、DFDF）包晶线包晶线 （PDCPDC）区：区：三个单相区、三个单相区、三个双相区、三个双相区、一个三相区一个三相区4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图六、共析相图六、共析相图 由一个某一成分的由一个某一成分的固溶体相固溶体相，在某一，在某一恒定温度恒定温度下，同时分解出两个新下，同时分解出两个新的固相的相图。的固相的相图。4.2 4.2 二元合金相图二元合金相图六、几种恒温转变对比六、几种恒温转变对比1 1、共晶转变：、共晶转变：2 2、包晶转变：、包晶转变：3 3、共析转变：、共析转变：（分解反应）（分解反应）（合成反应）（合成反应）（分解反应）（分解反应）谢谢 谢！谢！