第3章-合金的相結(jié)構(gòu).

1、第第 3 章合金的相結(jié)構(gòu)及二元合金相圖章合金的相結(jié)構(gòu)及二元合金相圖3.1 3.1 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)3.2 3.2 二元合金相圖二元合金相圖鐵碳合金中的相和組織組成物鐵碳合金中的相和組織組成物合金合金:通過熔煉、燒結(jié)或者其它方法將一種金屬元素或者通過熔煉、燒結(jié)或者其它方法將一種金屬元素或者幾種其它元素結(jié)合在一起形成具有金屬特性的新物質(zhì)幾種其它元素結(jié)合在一起形成具有金屬特性的新物質(zhì)。碳鋼：碳鋼：就是鐵和碳為主形成的合金，其中碳元素的就是鐵和碳為主形成的合金，其中碳元素的含量對組織和性能有很大的影響。含量對組織和性能有很大的影響。Fe C3.1 3.1 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)碳鋼中的主要組

2、成碳鋼中的主要組成固溶體固溶體 （碳或者其它合金元素在純鐵晶體結(jié)構(gòu)中形成的溶體）（碳或者其它合金元素在純鐵晶體結(jié)構(gòu)中形成的溶體） 固溶體保持純鐵的晶體結(jié)構(gòu)固溶體保持純鐵的晶體結(jié)構(gòu)化合物化合物 （碳或者其它合金元素與鐵形成的新的一種晶體結(jié)構(gòu)的（碳或者其它合金元素與鐵形成的新的一種晶體結(jié)構(gòu)的化合物）化合物） 化合物是一種不同與鐵的一種新的晶體結(jié)構(gòu)化合物是一種不同與鐵的一種新的晶體結(jié)構(gòu)鐵碳固溶體鐵碳固溶體鐵素體鐵素體(Ferrite)：碳在：碳在-Fe中的間隙固溶體中的間隙固溶體 或者或者F表示表示-Fe的八面體間隙和四面體間隙奧氏體（奧氏體（AusteniteAustenite）：碳在：碳在鐵中形

3、成的間隙固溶體，用鐵中形成的間隙固溶體，用或者或者A表示。表示。鐵的八面體間隙比-Fe的八面體間隙大，所以碳在奧氏體中的最大溶解度是2.11%，而在鐵素體中的最大溶解度只有0.0218%。鋼的熱處理鋼力學(xué)性能滲碳體（滲碳體（Cementite ） ：鐵和碳形：鐵和碳形成的化合物成的化合物它的晶體結(jié)構(gòu)和性能都不同于其組成它的晶體結(jié)構(gòu)和性能都不同于其組成元素，一般都具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，元素，一般都具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，熔點高，硬而脆。熔點高，硬而脆。碳的質(zhì)量分數(shù)超過在碳的質(zhì)量分數(shù)超過在-Fe和和鐵中的鐵中的溶解度極限時就會形成滲碳體，溶解度極限時就會形成滲碳體，F(xiàn)e3C。其碳含量為。其碳含量為6.6

4、9%。在鐵碳合金中以網(wǎng)狀、粗大片狀存在在鐵碳合金中以網(wǎng)狀、粗大片狀存在時，將導(dǎo)致材料脆性增加，以細小片時，將導(dǎo)致材料脆性增加，以細小片狀或者球狀存在時可以起強化作用。狀或者球狀存在時可以起強化作用。鐵碳合金中的相和組織組成物鐵碳合金中的相和組織組成物相（相（PhasePhase）：系統(tǒng)中具有同一聚集狀態(tài)、同一化學(xué)成分、系統(tǒng)中具有同一聚集狀態(tài)、同一化學(xué)成分、同一結(jié)構(gòu)并以界面相互隔開的均勻組成部分。同一結(jié)構(gòu)并以界面相互隔開的均勻組成部分。鐵素體、奧氏體、滲碳體都是鐵碳合金的基本相。鐵素體、奧氏體、滲碳體都是鐵碳合金的基本相。組織組成物組織組成物（Microstructure）：）：構(gòu)成構(gòu)成顯微組織

5、的獨立部顯微組織的獨立部分分，可以是單相，也可以是兩相混合物或者三相混合物。，可以是單相，也可以是兩相混合物或者三相混合物。組織組成物的類型、數(shù)量、大小、形態(tài)、分布不同就構(gòu)成組織組成物的類型、數(shù)量、大小、形態(tài)、分布不同就構(gòu)成了不同的了不同的顯微組織顯微組織。珠光體珠光體=鐵素體鐵素體+滲碳體滲碳體 萊氏體萊氏體=奧氏體奧氏體+滲碳體滲碳體 (組織組織) （相）（相）（相）（相） (組織組織) （相）（相）（相）（相）3.2 二元相圖的建立1，配制不同成分的合金2，不同成分合金熔化后，緩慢冷卻，測量臨界點。3，將各臨界點標在以溫度為縱坐標，成分為橫坐標的圖中。4，將各點連接成曲線。相圖解釋二元相

6、圖的杠桿定律推導(dǎo)：b成分合金冷卻到成分合金冷卻到T1時，時， 液相的成分為液相的成分為a， 固相成分為固相成分為c合金總重量為合金總重量為W=1Wa+ Wc=1 也就是也就是 液相液相+固相固相=1液相合金中的液相合金中的Ni與固相合金中的與固相合金中的Ni的總量的總量=b成分合金成分合金Ni含量含量=XbWa Xa+ Wc Xc=XbMa Wa+(1- Wa)Xc=Xb, Wa=(Xc-Xb)/(Xc-Xa) =bc/ac同理，同理，Wc=ab/ac所以所以 Wa/Wc=bc/ab杠桿定律：用于計算二元相圖在兩相區(qū)內(nèi)，某一溫度下，某一成分下，杠桿定律：用于計算二元相圖在兩相區(qū)內(nèi)，某一溫度下，某一成分下，兩相的百分含量。兩相的百分含量。杠桿定律的應(yīng)用：計算任一溫度下兩相區(qū)平衡相的相對量。例如：含Ni 為60%的Cu-Ni合金，冷卻至t溫度時，由相圖投影知Xa=20%；Xc80%；那么：Wa(XcX)/(Xc-Xa)（80-60)/(80-20）100%33.3%；Wc (X-Xa)/(Xc-Xa)（60-20/80-20）100%66.7%；運用杠桿定律時要注意運用杠桿定律時要注意, , 它只適用于相圖中的兩相區(qū)