二元相图的分析和使用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,二元相图的分析和使用,第五节 二元相图的分析和使用,二、相图分析步骤,以稳定的化合物分割相图；,确定各点、线、区的意义；,分析具体合金的结晶过程及其组织变化。,注：虚线、点划线的意义尚未准确确定的数据、磁学转,变线、有序无序转变线。,第五节 二元相图的分析和使用,三、相图与合金性能的关系,根据相图判断材料的力学和物理性能,第五节 二元相图的分析和使用,三、相图与合金性能的关系,根据相图判断材料的工艺性能,铸造性能：根据液固相线之间的距离X,X越大，成分偏析越严重（因为液固相成分差别大）；,X越大，流动性越差（因为枝晶发达）；,X越大，热裂倾向越大（因为液固两相共存的温区大）。,第五节 二元相图的分析和使用,三、相图与合金性能的关系,塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金。,热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金。,8h,第六节 铁碳合金相图,第六节 铁碳合金相图,（3）对工艺性能的影响,第五节 二元相图的分析和使用,第五节 二元相图的分析和使用,GS,ES,PQ。,第五节 二元相图的分析和使用,第七节 相图的热力学基础,塑韧性下降。,机械振动与搅拌等因素,第八节 铸锭组织及其控制,随C%提高,Fe3C,Fe3C,Fe3C 的意义,第五节 二元相图的分析和使用,分析亚共析钢、亚共晶铁的凝固过程、渗碳体的最大含量计算、默写与修改相图。,第六节 铁碳合金相图,其中：=NZVAB-（VAA+VBB）/2,随C%提高,相图标注：相组成物标注的相图。,第六节 铁碳合金相图,1 组元和相,（1）组元：,铁石墨相图：Fe,C;,铁渗碳体相图：Fe-Fe,3,C。,（2）相：L,A(),F(),Fe,3,C(K)。,（其定义）,第六节,铁碳合金相图,2 相图分析,点：14个。,线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：,GS,ES,PQ。,区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。,相图标注：相组成物标注的相图;组织组成物标注的相图。,第六节,铁碳合金相图,2 相图分析,点：14个。,第六节,铁碳合金相图,2 相图分析,线：两条磁性转变线；三条,等温,转变线；其余三条线：,GS,ES,PQ。,区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。,相图标注：相组成物标注的相图。组织组成物标注的相图。,第六节,铁碳合金相图,3 合金分类,工业纯钛（C%0.0218%）,碳钢（0.0218C%2.11%）,第六节,铁碳合金相图,第,四,章,相,图,第,五,节,相图,分析,4 平衡结晶过程及其组织,（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。,2h-10h,由学生分析七种合金的结晶过程，下次课重点分析。布置课下列表计算相组成物和组织组成物的相对含量。,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。,工业纯铁结晶过程（,+Fe,3,C,，,三次渗碳体最大量计算）,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。,共析钢结晶过程,P,（+Fe,3,C）,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,亚共析钢结晶过程 （,+P）(,Fe,3,C,?),第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,亚共析钢结晶过程 （,+P）,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,过共析钢结晶过程（P+Fe,3,C,，二次渗碳体最大量计算）,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,共晶白口铁结晶过程 Ld（P+Fe,3,C,+Fe,3,C,共晶,）,（L,d,-L,d,转变）,Ld（,+Fe,3,C共晶）,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,亚共晶白口铁结晶过程 （P+Fe,3,C,+L,d,）,（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。,组织：Fe3C LdFe3C；,1 固溶体的自由能成分曲线,第七节 相图的热力学基础,(1)铁素体与奥氏体的主要区别是含碳量不同。,GS,ES,PQ。,(2)正温度梯度下，纯金属与固溶体合金凝固时都以平面状生长。,F(),Fe3C(K)。,第六节 铁碳合金相图,相图标注：相组成物标注的相图;组织组成物标注的相图。,化学成分、变质处理、,（其定义）,相图标注：相组成物标注的相图。,气孔：析出型和反应型。,11%，可得到单相组织。,第六节,铁碳合金相图,4 平衡结晶过程及其组织,过共晶白口铁结晶过程 （Fe,3,C,+L,d,）,第六节,铁碳合金相图,第,四,章,相,图,第,五,节,相图,分析,4 平衡结晶过程及其组织,（2）重要问题,Fe,3,C,Fe,3,C,Fe,3,C,的意义,及其最大含量计算。,L,d,-L,d,转变。,二次杠杆的应用。,2h-12h,由学生写出7种合金室温组织组成物和相组成物含量表；分析亚共析钢、亚共晶铁的凝固过程、渗碳体的最大含量计算、默写与修改相图。,第六节,铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响,（1）对平衡组织的影响（随C%提高）,组织：Fe,3,C,L,d,Fe,3,C,；,相：减少，Fe,3,C增多；,Fe,3,C形态：Fe,3,C,（薄网状、点状）共析Fe,3,C（层片状）,Fe,3,C,（网状）共晶Fe,3,C（基体）Fe,3,C,（粗大片状）。,第六节,铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响,（2）对力学性能的影响,随C%提高,强度、硬度升高，,塑韧性下降。,第六节,铁碳合金相图,5 含碳量对平衡组织和性能的影响,（3）对工艺性能的影响,适合锻造：C%2.11%，可得到单相组织。,适合铸造：C%4.3%，流动性好。,适合冷塑变：C%0.25%，变形阻力小。,适合热处理：0.0218-2.11，有固态相变。,第七节 相图的热力学基础,1 固溶体的自由能成分曲线,G=x,A,A,+,x,B,B,+,x,A,x,B,+RT（x,A,lnx,A,+x,B,lnx,B,）=f（x,A,，x,B,）,G,0,Hm -T Sm (式5-20),其中：,=NZV,AB,-（V,AA,+V,BB,）/2,（,为A，B原子间相互作用参数，与原子间结合能有,关;,V,原子间的结合能。),第,七,节,相图,的热力学基础,2 化学位与相平衡条件,（1）化学位：偏摩尔吉布斯自由能。用,表示,。,化学位的确定：在自由能成分曲线上，过成分点的切线与两纵,轴的交点。,（2）相平衡的条件：两组元在各相中的化学位分别相等。,A,=,A,=,在自由能成分曲线上，表现为各曲线间有公切线。,第,七,节,相图,的热力学基础,3 二元系自由能曲线与相图的关系,第,八,节,铸锭组织及其控制,1 铸锭组织,（1）铸锭三区,表层细晶区,(强过冷,非均匀形核),柱状晶区,(纯金属:过冷度减小,形核困难,沿散热方向生长;,合金:成分过冷,一次轴发达,沿散热方向生长.),中心等轴晶区,(均匀散热、液相区成,分过冷、熔体对流导,致细晶漂移或枝晶破,碎。）,第,八,节,铸锭组织及其控制,1 铸锭组织,（2）组织控制,受浇铸温度、冷却速度、,化学成分、变质处理、,机械振动与搅拌等因素,影响。,第,八,节,铸锭组织及其控制,2 铸锭缺陷,（1）微观偏析,（2）宏观偏析:整个铸锭范围内的成分不均匀现象.,正偏析:k,0,1的合金铸锭中心溶质含量较高的现象.,反偏析:.,密度偏析:由于初生相与剩余液体密度差异而导致铸锭上下部分成分,不均匀的现象.,第,八,节,铸锭组织及其控制,2 铸锭缺陷,（3）夹杂与气孔,夹杂：外来夹杂和内生夹杂。,气孔：析出型和反应型。,（4）缩孔和疏松,形成：凝固时体积缩小补缩不足形成缩孔。,分类：集中缩孔（缩孔、缩管）和分散缩孔（疏松，枝晶骨架相,遇，封闭液体，造成补缩困难形成。）,本章小结与习题讨论课,1,分析下列说法是否正确及其原因。,(1)铁素体与奥氏体的主要区别是含碳量不同。,(2)正温度梯度下，纯金属与固溶体合金凝固时都以平面状生长。,(3)在二元相图中，杠杆定律不仅适用于两相区，而且也能用于计算三,相平衡时相的含量。,(4)绑扎物件一般用高碳钢丝，而起重机吊重物用铁丝。,(5)1050,时含碳0.4%的钢可进行锻造，而含碳4的白口铸铁难以锻造。,2,已知某铁碳合金的组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占82，求合金的含碳量和组织组成物的相对量。,32,本章小结与习题讨论课,3,根据相律指出下列相图中的错误之处。,33,谢谢观看！,