共晶、包晶、共析ppt課件

2、二元共晶相圖,當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶,并發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。以Pb-Sn相圖為例進(jìn)行分析。,1,相圖分析相：相圖中有L、三種相,是溶質(zhì)Sn在Pb中的固溶體，是溶質(zhì)Pb在Sn中的固溶體。相區(qū)：相圖中有三個(gè)單相區(qū)：L、；三個(gè)兩相區(qū)：L+、L+、+；一個(gè)三相區(qū)：即水平線CED。,2,固溶線:溶解度點(diǎn)的連線稱固溶線。相圖中的CF、DG線分別為Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶線。固溶體的溶解度隨溫度降低而下降。,液固相線：液相線AEB，固相線ACEDB。A、B分別為Pb、Sn的熔點(diǎn)。,3,在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng)。,共晶線：水平線CED叫做共晶線。在共晶線對(duì)應(yīng)的溫度下（183），E點(diǎn)成分的合金同時(shí)結(jié)晶出C點(diǎn)成分的固溶體和D點(diǎn)成分的固溶體，形成這兩個(gè)相的機(jī)械混合物：LE(C+D),4,共晶反應(yīng)的產(chǎn)物，即兩相的機(jī)械混合物稱共晶體或共晶組織。發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度稱共晶溫度。代表共晶溫度和共晶成分的點(diǎn)稱共晶點(diǎn)。,5,具有共晶成分的合金稱共晶合金。在共晶線上，凡成分位于共晶點(diǎn)以左的合金稱亞共晶合金，位于共,晶點(diǎn)以右的合金稱過(guò)共晶合金。凡具有共晶線成分的合金液體冷卻到共晶溫度時(shí)都將發(fā)生共晶反應(yīng)。,6,合金的結(jié)晶過(guò)程共晶合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程液態(tài)合金冷卻到E點(diǎn)時(shí)，Pb和Sn同時(shí)達(dá)到飽和,發(fā)生共晶反應(yīng)：LE(C+D)。,7,析出過(guò)程中兩相相間形核、互相促進(jìn)、共同長(zhǎng)大，因而共晶組織較細(xì)，呈片、棒、點(diǎn)球等形狀。,8,共晶組織形態(tài),9,在共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程中，L、三相共存,三個(gè)相的量在不斷變化，但它們各自成分是固定的。共晶組織中的相稱共晶相.共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)，和相的相對(duì)重量百分比為：,10,共晶結(jié)束后，隨溫度下降，和的成分分別沿CF線和DG線變化，并從共晶中析出，從共晶中析出，由于共晶組織細(xì)，與共晶結(jié)合，與共晶結(jié)合，共晶合金的室溫組織仍為(+)共晶體。,室溫下兩相的相對(duì)重量百分比是多少？,11,含Sn量小于C點(diǎn)合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程在3點(diǎn)以前為勻晶轉(zhuǎn)變，結(jié)晶出單相固溶體，這種直接從液相中結(jié)晶出的固相稱一次相或初生相。,12,溫度降到3點(diǎn)以下，固溶體被Sn過(guò)飽和，由于晶格不穩(wěn)，開始析出（相變過(guò)程也稱析出）新相相。由已有固相析出的新固相稱二次相或次生相。形成二次相的過(guò)程稱二次析出,是固態(tài)相變的一種。,H,13,由于二次相析出溫度較低，一般十分細(xì)小。,室溫下的相對(duì)重量百分比為：,由析出的二次用表示。隨溫度下降，和相的成分分別沿CF線和DG線變化，的重量增加。,14,合金室溫組織為+。,成分大于D點(diǎn)合金結(jié)晶過(guò)程與合金相似，室溫組織為+。,15,亞共晶合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程合金液體在2點(diǎn)以前為勻晶轉(zhuǎn)變。冷卻到2點(diǎn)，固相成分變化到C點(diǎn)，液相成分變化到E點(diǎn),此時(shí)兩相的相對(duì)重量為：,16,在2點(diǎn)，具有E點(diǎn)成分的剩余液體發(fā)生共晶反應(yīng)：L(+)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織，共晶體的重量與轉(zhuǎn)變前的液相重量相等,即QE=QL反應(yīng)結(jié)束后，在共晶溫度下、兩相的相對(duì)重量百分比為：,17,溫度繼續(xù)下降，將從一次和共晶中析出，從共晶中析出。其室溫組織為+(+)+。,18,過(guò)共晶合金結(jié)晶過(guò)程與亞共晶合金相似，不同的是一次相為,二次相為室溫組織為+(+)+。,19,組織組成物在相圖上的標(biāo)注組織組成物是指組成合金顯微組織的獨(dú)立部分。,和,和,共晶體(+)都是組織組成物。相與相之間的差別主要在結(jié)構(gòu)和成分上。,20,組織組成物之間的差別主要在形態(tài)上。如、和共晶的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個(gè)相，但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組成物。將組織組成物標(biāo)注在相圖中，可使所標(biāo)注的組織與顯微鏡下觀察到的組織一致。,Pb-Sn亞共晶組織,21,組織組成物在相圖上的標(biāo)注,22,3、二元包晶相圖,當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶，并發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖稱作包晶相圖。以Pt-Ag相圖為例簡(jiǎn)要分析,相圖分析單相區(qū)：L、二相區(qū)：L+、L+、+三相區(qū)：L+（水平線PDC）,23,在一定溫度下，由一個(gè)液相包著一個(gè)固相生成另一新固相的反應(yīng)稱包晶轉(zhuǎn)變或包晶反應(yīng)。,水平線PDC稱包晶線，與該線成分對(duì)應(yīng)的合金在該溫度下發(fā)生包晶反應(yīng)：LC+PD。該反應(yīng)是液相L包著固相,新相在L與的界面上形核，并向L和兩個(gè)方向長(zhǎng)大。,24,合金的結(jié)晶過(guò)程包晶成分合金：勻晶包晶二次析出。室溫組織為+II,25,PD成分合金：勻晶包晶二次析出。室溫組織為+II+II,26,DC成分合金：勻晶包晶勻晶二次析出室溫組織為+II。,27,共析轉(zhuǎn)變也是固態(tài)相變。最常見的共析轉(zhuǎn)變是鐵碳合金中的珠光體轉(zhuǎn)變:SP+Fe3C。,5、具有共析反應(yīng)的二元相圖,共析反應(yīng)(共析轉(zhuǎn)變)是指在一定溫度下，由一定成分的固相同時(shí)析出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的過(guò)程。,(奧氏體，鐵素體，F(xiàn)e3C滲碳體),28,共析相圖與共晶相圖相似，對(duì)應(yīng)的有共析線(PSK線)、共析點(diǎn)(S點(diǎn))、共析溫度、共析成分、共析合,金(共析成分合金)、亞共析合金(共析線上共析點(diǎn)以左的合金)、過(guò)共析合金(共析線上共析點(diǎn)以右的合金)。,鐵碳合金相圖,29,共析反應(yīng)的產(chǎn)物是共析體（鐵碳合金中的共析體稱珠光體），也是兩相的機(jī)械混合物（鐵素體+滲碳體)。,與共晶反應(yīng)不同的是，共析反應(yīng)的母相是固相，而不是液相。另外，由于固態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)冷度大，因而共析組織比共晶組織細(xì)。,珠光體,30,6、二元相圖的分析步驟,實(shí)際二元相圖往往比較復(fù)雜，可按下列步驟進(jìn)行分析。分清相圖中包括哪些基本類型相圖確定相區(qū)相區(qū)接觸法則相鄰兩個(gè)相區(qū)的相數(shù)差為1單相區(qū)的確定液相線以上為液相區(qū)；,Fe-Fe3C相圖,31,靠純組元的封閉區(qū)是以該組元為單相固溶體區(qū)；相圖中每一條水平線必定與三個(gè)單相區(qū)點(diǎn)接觸。,Fe-Fe3C相圖,32,兩相區(qū)的確定：兩個(gè)單相區(qū)之間夾有一個(gè)兩相,區(qū)，該兩相區(qū)的相由兩相鄰單相區(qū)的相組成。三相區(qū)的確定：二元相圖中的水平線是三相區(qū)，其三個(gè)相由與該三相區(qū)點(diǎn)接觸的三個(gè)單相區(qū)的相組成。,Fe-Fe3C相圖,33,常見三相等溫水平線上的反應(yīng),34,作出典型合金冷卻曲線示意圖二元合金冷卻曲線的特征是:在單相區(qū)和兩相區(qū)冷卻曲線為一斜線。,分析典型合金的結(jié)晶過(guò)程,35,由一個(gè)相區(qū)進(jìn)入另一相區(qū)時(shí),冷卻曲線出現(xiàn)拐點(diǎn):a.由相數(shù)少的相區(qū)進(jìn)入相數(shù)多的相區(qū)曲線向右拐;,b.由相數(shù)多的相區(qū)進(jìn)入相數(shù)少的相區(qū)曲線向左拐。發(fā)生三等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，冷卻曲線呈一水平臺(tái)階。,36,分析合金結(jié)晶過(guò)程畫出組織轉(zhuǎn)變示意圖。,計(jì)算各相、各組織組成物相對(duì)重量百分比：a.在單相區(qū)，合金由單相組成，相的成分、重量即合金的成分、重量。,37,b.在兩相區(qū)，兩相的成分隨溫度沿各自的相線變化，各相和各組織組成物的相對(duì)重量可由杠桿定律求出。合金成分為杠桿的支點(diǎn)，相或組織組成物的成分為杠桿的端點(diǎn)。c.在三相區(qū)，三個(gè)相成分固定，重量不斷變化，杠桿定律不適用。,38,7、相圖與合金性能之間的關(guān)系,相圖與合金力學(xué)性能、物理性能的關(guān)系兩相機(jī)械混合物的合金:性能與合金成分呈直線關(guān)系，是兩相性能的算術(shù)平均值，如：混=Q+QHB混=HBQ+HBQ(Q、Q為兩相相對(duì)重量),39,單相固溶體的合金：性能隨成分呈曲線變化，隨溶質(zhì)含量增加，、HB、增加，塑性下降。,40,相圖與鑄造性能的關(guān)系,固溶體合金液固相線間距越大、偏析傾向大,樹枝晶發(fā)達(dá),流動(dòng)性降低,補(bǔ)縮能力下降,分散縮孔增加。共晶合金結(jié)晶溫度低，流動(dòng)性好，縮孔集中，偏析小，鑄造性能好。,41,一個(gè)二元共晶反應(yīng)如下：（1）WB=50%的合金完全凝固時(shí)初晶與共晶（+）的重量百分?jǐn)?shù)，以及共晶體中相與相的重量百分?jǐn)?shù)；（2）若已知顯微組織中初晶與（+）共晶各