金属的相变和相图教案课件.pptx

1、金属的相变和相图金属的相变和相图第1页/共72页第2页/共72页第3页/共72页第4页/共72页第5页/共72页 第6页/共72页第7页/共72页第8页/共72页第9页/共72页第10页/共72页 第11页/共72页 第12页/共72页第13页/共72页第14页/共72页 第15页/共72页第16页/共72页 第17页/共72页l式中，式中，f为体系的自由度数它为体系的自由度数它是指不影响体系平衡状态的独是指不影响体系平衡状态的独立可变参数（如温度、压力、立可变参数（如温度、压力、浓度等）的数目；浓度等）的数目；C为体系的为体系的组元数；组元数；P为相数。为相数。l对于不含气相的凝聚体系，压对

2、于不含气相的凝聚体系，压力在通常范围的变化对平衡的力在通常范围的变化对平衡的影响极小，一般可认为是常量。影响极小，一般可认为是常量。因此相律可写成下列形式：因此相律可写成下列形式：1PCf1PCf2PCf2PCf第18页/共72页1PCf1PCf2PCf2PCf第19页/共72页4）自由度的数值不得小于）自由度的数值不得小于0。1PCf2PCf第20页/共72页 二元相图的建立方法，最常用的是二元相图的建立方法，最常用的是以以Cu-NiCu-Ni二元合金二元合金系为例，说明应用热分析法测定其临界点及绘制相图的过程。系为例，说明应用热分析法测定其临界点及绘制相图的过程。1 1）配制一系列成分不同

3、的）配制一系列成分不同的Cu-NiCu-Ni合金：合金：100%Cu100%Cu；75%Cu+25%Ni75%Cu+25%Ni；50%Cu+50%Ni50%Cu+50%Ni；25%Cu+75%Ni25%Cu+75%Ni；100%Ni100%Ni。配制的合金数目越多，合金成分的间隔越小，得到的相图就更配制的合金数目越多，合金成分的间隔越小，得到的相图就更加准确。加准确。2 2）用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线，如图）用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线，如图3-14a3-14a所示。所示。3 3）画出温度）画出温度-成分坐标系，标出各冷却曲线上的临界点，如图成分坐标系，标出各冷却曲线上的

4、临界点，如图3-3-14a14a所示。所示。4 4）将物理意义相同的点（如转变开始点、转变结束点）连成曲）将物理意义相同的点（如转变开始点、转变结束点）连成曲线，标明各区域内所存在的相，即得到线，标明各区域内所存在的相，即得到Cu-NiCu-Ni相图。相图。第21页/共72页图3-1 纯铜的冷却曲线及相图图3-2 Cu-Ni合金相图 图中各开始结晶温度连成的相界线称为图中各开始结晶温度连成的相界线称为液相线液相线，各终了结晶温，各终了结晶温度连成的相界线称为度连成的相界线称为固相线固相线。纯金属相图纯金属相图用一条表示温度的纵坐标把其在不同温度下的组织用一条表示温度的纵坐标把其在不同温度下的组

5、织 状态表示出来，如图状态表示出来，如图3-14a3-14a纯铜的冷却曲线及相图。纯铜的冷却曲线及相图。二元合金相图二元合金相图以温度为纵坐标、以合金成分为横坐标的平面图。以温度为纵坐标、以合金成分为横坐标的平面图。第22页/共72页用热分析法测定Cu-Ni合金相图第23页/共72页第24页/共72页第25页/共72页图3-6 Cu-Ni合金相图及典型合金平衡结晶过程分析第26页/共72页图3-7 Cu-Ni合金固溶体的显微组织第27页/共72页图3-4 杠杆定律的证明图3-5 杠杆定律的力学比喻第28页/共72页1wwLCCwCwLL1abrbCCCCwLLabarCCCCwLLarrbww

6、L第29页/共72页%100122xxxxwL%100121xxxxwwwL1或图3-8 杠杆定律的应用第30页/共72页第31页/共72页图3-9 简单共晶相图Lc A+Bt第32页/共72页图3-12 Pb-Sn合金相图第33页/共72页图3-20 19.2%Sn的Sn-Pb组织(200)图3-13 合金I的冷却曲线及结晶过程第34页/共72页%1004FGF%1004FGG第35页/共72页图3-20 合金的冷却曲线及结晶过程图3-16 Pb-Sn共晶合金的室温组织(100)第36页/共72页Lc D+Et%4.45%1002.195.979.615.97%100DECED第37页/共7

7、2页图3-22 合金的冷却曲线及结晶过程图3-21 Pb-Sn亚共晶合金的室温组织(100)第38页/共72页图3-21 过共晶合金的室温组织(100)图3-23合金的冷却曲线及结晶过程第39页/共72页图3-21 以组织组成物填写的合金相图第40页/共72页%1002DEED%1001）（DE%1002DCCD%1001）（）（DED第41页/共72页第42页/共72页第43页/共72页图3-22 Pt-Ag合金相图第44页/共72页tD第45页/共72页图3-23 合金的平衡结晶过程%17.57%1005.103.665.104.42%100PCPDLC%83.425.103.664.42

8、3.66%100PCDCP第46页/共72页图3-24 合金的平衡结晶过程第47页/共72页%100PCPHLC%100PCHCP第48页/共72页图3-25 合金的平衡结晶过程第49页/共72页图3-26 Mg-Si合金相图第50页/共72页第51页/共72页图3-28相图与合金的硬度、强度及电导率之间的关系第52页/共72页图3-29 相图与合金铸造性能之间的关系第53页/共72页第54页/共72页第55页/共72页第56页/共72页第57页/共72页第58页/共72页第59页/共72页第60页/共72页第61页/共72页第62页/共72页第63页/共72页第64页/共72页第65页/共7

9、2页第66页/共72页第67页/共72页第68页/共72页第69页/共72页零部件常用的获得方法：零部件常用的获得方法：1、铸件：由合金在一定几何形状，与尺寸的铸模中直接形成。应用有限、铸件：由合金在一定几何形状，与尺寸的铸模中直接形成。应用有限2、铸锭：通过合金浇注成方的或者圆的铸锭，然后开坯。通过热轧或热、铸锭：通过合金浇注成方的或者圆的铸锭，然后开坯。通过热轧或热锻，最终通过机加工和热处理甚至焊接来获得部件的几何尺寸和性能。锻，最终通过机加工和热处理甚至焊接来获得部件的几何尺寸和性能。对于铸件，其组织和缺陷直接影响对于铸件，其组织和缺陷直接影响其力学性能；其力学性能；对于铸锭，铸态组织和缺陷直接影对于铸锭，铸态组织和缺陷直接影响其加工性能，也可以影响到最终制品响其加工性能，也可以影响到最终制品的力学性能。的力学性能。金属铸锭的组织特点金属铸锭的组织特点：（1）表层细晶区；）表层细晶区；（2）柱状晶区；）柱状晶区；（3）中心等轴晶区。）中心等轴晶区。第70页/共72页二、铸锭中的缺陷二、铸锭中的缺陷 铸锭缺陷在金属铸锭中除组织不均匀以外，常见的有偏析、铸锭缺陷在金属铸锭中除组织不均匀以外，常见的有偏析、缩孔及气孔。缩孔及气孔。（1）偏析）偏析（2）缩孔）缩孔（3）气孔）气孔第71页/共72页感谢您的观看。感谢您的观看。第72页/共72页