金属材料知识讲座 - 图文

（2）确定两平衡相相对量的方法：

WL? a r = Wa ? r b 或 WL/ Wa= r b/ a r 注意：杠杆定律只适用于两相区。 合金的结晶过程：

匀晶转变：由液相结晶出均一固相过程。 一、相图分析

以Cu-Ni合金相图为例： 相线：液相线、固相线 相区：单相区、两相区

结晶过程：0-1, 1，L相, 降温过程； 1-2，L->α 相变过程； 2，α相，成分为合金成分； 2-3，α相，降温过程； 3，α相，室温组织 相变过程：

t1: 液相开始析出α，α成分由固相线确定,为α1，液相成分L1;

t2: L+α, 成分分别由液相线和固相线确定，为 L2、α2，α1 -> α2， L1 -> L2,两相的相对量用杠杆定律确定; 继续降温，成分分别沿固、液相线变化，W↑α ， WL↓；

t3：结晶结束，固溶体成分α3=合金成分 总之，结晶过程是一动态过程。

选份结晶（选择结晶）：从液相结晶出的固溶体成分与液相成分不同，含有较多的高熔点组元。

固溶体结晶与纯金属结晶的异同： 相同点：一定过冷度，形核与长大过程；

不同点： 纯金属：恒温结晶；结构起伏与能量起伏；结晶时无成分变化； 固溶体：变温结晶；结构起伏、能量起伏和成分起伏；结晶过程总存在原子扩散，以进行溶质在液固两相中的再分配。

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1.5.3 二元共晶相图

共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。

当两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，而且发生共晶反应时，所构成的相图称为二元共晶相图。如Pb-Sn,Pb-Sb等。 一、相图分析

相区：3个单相区，3个双相区 相线：液相线，固相线。

共晶反应线，在共晶线上，f=C-P+1=2-3+1=0，在恒温进行，三相的成分恒定。固溶线: MF和NG

点：E点共晶点，共晶反应时液相的成分。 二、典型合金的平衡结晶及其组织

分析要点：临界点、冷却曲线、相状态、成分变化、室温组织与相对量 1.含Sn<19%的合金 2.共晶成分合金（61.9%Sn) 3.亚共晶合金（50%Sn) 4.过共晶合金（80%Sn)

组织与相：不同成分Pb-Sn合金室温下相均为a+b，但组织则因成分而异。Pb-Sn合金组织分区图。

三、初生相和共晶体的组织特征 1. 初生相的组织特征

纯金属或固溶体，一般呈树枝状，平面磨面可呈树枝状、卵形或颗粒状。 亚金属、非金属或金属化合物，一般具有规则外形。 2. 共晶体的组织特征

共晶团：由一个晶核形成的共晶体。

共晶体形态多样：层片状、棒状、球状、针片状、螺旋状等。

3.离异共晶：发生共晶转变时，共晶组织中与先共晶相相同的一相会依附于先共晶相生长，而将另一相推向最后凝固的晶界处，从而失去了共晶组织特征，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。

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四、共晶合金的不平衡结晶及其组织 1.伪共晶

伪共晶：非共晶成分的合金在快冷条件下得到100%的共晶组织。 伪共晶产生条件：合金过冷至伪共晶区。 2.离异共晶（非平衡条件） 3.其他变化： 组织形态：细小

相对量：初生相减少、共晶组织增多 1.5.4 包晶相图

包晶转变：一个液相与一个固相相互作用，生成一个新的固相的转变，即L+β->α 包晶相图：具有包晶转变的相图。Cu-Zn、Cu-Sn、Ag-Pt、Sn-Sb等具有包晶相图。 1.5.5 相图分析方法与应用 一、分析相图的基本方法 ? 分析相图中的相和相区

? 分析相图中有无水平直线，并判断其转变类型是共晶型还是包晶型。

? 根据相区接触法则确定图形结构是否合理。相区接触法则即“相邻相区相数差一” ? 分析任一合金的结晶过程。 二、利用相图判断合金的性能 （1）利用相图判断合金力学性能

利用相图可确定合金在某一温度下的相平衡关系，计算各相相对量，再根据各相的性质，大致判断合金性能。 （2）利用相图判断合金工艺性能

第二章：铁碳合金与铁碳合金相图

2.1 铁碳合金的基本组织

1.1. 铁素体

碳与α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用F表示。强度和硬度低，塑性和韧性好。 1.2. 奥氏体

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碳与γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用A表示。高温组织，在大于727℃时存在。塑性好，强度和硬度高于F，在锻造、轧制时常要加热到A，提高塑性，易于加工。 1.3. 渗碳体

铁与碳形成的金属化合物，硬度高，脆性大。用Fe3C 1.4. 珠光体

F与Fe3C混合物。强度，硬度，塑性，韧性介于两者之间。 1.5. 莱氏体

A与Fe3C混合物硬度高，塑性差。

2.2 铁碳合金状态图

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