第6章二元相图及合金凝固.ppt

第6章 二元相图及其合金的凝固 6.1 相图的表示和测定方法 6.2 相图热力学的基本要点 6.3 二元相图分析 6.4 二元合金的凝固理论 图6.9为包晶相图与自由能—成分曲线的关系。 6.3.4 其他类型的二元相图 1. 具有化合物的二元相图 a. 形成稳定化合物的相图 没有溶解度的化合物在相图中是一条垂直线，可把他看作一个独立的组元把相图分为两个独立部分。见图7.37p245。 Mg2Si可看作一个独立组元把Mg-Si相图分为Mg-Mg2Si和Mg2Si-Si两个独立二元相图。 有溶解度的化合物在相图中有一定的成分范围，见图7.38p245。β相有一定的成分范围。从熔点作垂线也可把相图分为两个独立相图。 b. 形成不稳定化合物的相图 见图7.39p246。不稳定化合物KNa2加热到6.9℃发生分解：KNa2 K+Na注意：不稳定化合物不能作为组元将整个相图划分为两部分。 2. 具有偏晶转变的相图 由一个液相L1分解为一个固相和另一个成分的液相L2的恒温转变，见图7.40p246。在955℃发生偏晶转变： L36 Cu +L87 955℃等温线为偏晶线，W(Pb)=36%的点为偏晶点。 3. 具有合晶转变的相图 由两个成分不同的液相L1和L2相互作用形成一个固相，见图7.41p247。 在asb温度发生合晶转变： L1a + L2b βs 4. 具有熔晶转变的相图 由一个固相恒温分解为一个液相和另一个固相。见图7.42p247Fe-B相图。 在1381℃发生熔晶转变： δ γ + L 5. 具有固态转变的二元相图 a. 具有固溶体多晶型转变的相图 体系中组元有同素异构转变时，形成的固溶体常有多晶型转变。见图7.43p248Fe-Ti相图，Fe、Ti均发生同素异构转变，所以Ti边有 β相 α相， Fe边有δ γ α的固溶体多晶型转变。 b. 具有共析转变的相图 由一个固相在恒温下转变为另外两个固相。见图7.44 p248Cu-Sn相图，有四个共析转变： Ⅳ: β α+γ Ⅴ：γ δ + α Ⅵ：δ α + ε Ⅶ：ζ δ+ε c. 具有包析转变的相图 一个固相与另一个固相反应形成第三个固相的恒温反应。见图7.44 p248 Cu-Sn相图，有两个包析转变: Ⅷ: γ+ε→ζ Ⅸ: γ+ζ→δ d. 具有脱溶过程的相图 固溶体的固溶度T↓而不断减少的过程。见图7.44左下角。α的最大溶解度在350℃为11%Sn，随T↓而↓。 图7.44 Cu-Sn相图 6.3.5 复杂二元相图的分析方法 先看相图中是否有稳定的化合物，如有，把相图分为几个区域分析。 根据相区接触法则，区别各相区。 找出三相共存水平线，分析恒温转变类型，见表7.1 p250。 应用相图分析可分析合金随T改变而发生相变和组织变化，用杠杆法则可求出两相的相对量。 相图只给出体系在平衡条件下存在的相和相对量。 可用相律来判断相图的建立是否有误。 表7.1 二元系各类恒温转变图型 1.已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，在300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含40%B的液态合金发生共晶反应，现要求： ①作出A-B合金相图； ②分析20%A，45%A，80%A合金的结晶过程，并 确定室温下组织及相组成物的相对量。 2. 铁碳合金相图 研究铁与碳的相互作用，以便认识铁碳合金的本质，了解铁碳合金的成分、组织与性能的关系。 Fe与C可形成一系列化合物，实际应用含C量不超过5%，所以只研究Fe-Fe3C部分。 (1) Fe-Fe3C相图 (2) 组元 1) 纯铁 熔点1538℃，具有同素异构转变，使其能合金化和热处理。 性能：硬度低、塑性好。 HB50～80,δ=30～50%。 2) 渗碳体 渗碳体是铁与碳形成的间隙化合物，含碳量为6.69%，熔点1227℃。 性能：硬而脆，塑性几乎为零。 HB800,δ≈0。 （3）基本相 1) 液相（L）：Fe、C的液溶体。 2) δ相：C溶于δ-Fe中形成的间隙固溶体，存在于高温，又称δ铁素体。Cmax%=0