郑州槽钢_角钢_工字钢_h型钢_批发_价格

郑州槽钢批发,槽钢价格,工字钢,h型钢,角钢批发

郑州槽钢:什么是二元合金相图

为全面了解合金的组织随成分、温度变化的规律,常对合金系中不同成分的合金进行实验,观察分析其在极其缓慢加热、冷却过程中内部组织的变化,并绘制成图。这种表示在平衡条件下给定合金系中合金的成分、温度与其相和组织状态之间关系的坐标图形,称为合金相图。合金相图是了解合金中各种组织的形成与变化规律的有效工具。

一、二元合金相图的建立

在常压下,二元合金的相状态决定于温度和成分,因此二元合金相图可用温度—成分坐标系的平面图来表示。合金发生相变时,必然伴随有物理、化学性能的变化,因此测定合金系中各种成分合金的相变的温度,可以确定不同相存在的温度和成分界限,从而建立相图。

建立相图最常用的实验方法是热分析法、膨胀法和射线分析法等。下面以铜镍合金系为例,简单介绍用热分析法建立相图的过程。

1)配制系列成分的铜镍合金,如:合金Ⅰ,100%Cu;合金Ⅱ,75%Cu+25%Ni;合金Ⅲ,50%Cu+50%Ni;合金Ⅳ,25%Cu+75%Ni;合金Ⅴ,100%Ni。

2)合金熔化后缓慢冷却,测出每种合金的冷却曲线,找出各冷却曲线上的临界点(转折点或平台)的温度,如图2-16所示。

图2-16 Cu-Ni合金冷却曲线及相图建立

3)画出温度—成分坐标系,在各合金成分垂线上标出临界点温度。

4)把具有相同意义的点连接成线,标明各区域内所存在的相,即得到Cu-Ni合金相图。

铜镍合金相图比较简单,实际上多数合金的相图都很复杂。但是,任何复杂的相图都是由一些简单的基本相图组成的,如匀晶相图、共晶相图和包晶相图等。

二、匀晶相图

两组元在液态无限互溶,在固态也无限互溶,冷却时发生匀晶反应的合金系,称为匀晶系并构成匀晶相图。例如,Cu-Ni、Fe-Cr、Au-Ag合金相图等。现以Cu-Ni合金相图为例,对匀晶相图及其合金的结晶过程进行分析。

Cu-Ni相图(图2-17)为典型的匀晶相图。图2-17中acb 线为液相线,该线以上合金处于液相;adb 线为固相线,该线以下合金处于固相。液相线和固相线表示合金系在平衡状态下冷却时结晶的始点和终点以及加热时熔化的终点和始点。L为液相,是Cu和Ni形成的液溶体;α为固相,是Cu和Ni组成的无限固溶体。图2-17中有两个单相区:液相线以上的L相区和固相线以下的α相区。图2-17中还有一个两相区:液相线和固相线之间的L+α相区。

图2-17 匀晶相图

三、共晶相图

两组元在液态无限互溶,在固态有限互溶,冷却时发生共晶反应的合金系,称为共晶系并构成共晶相图。例如Pb-Sn、Al-Si、Ag-Cu合金相图等。现以Pb-Sn合金相图为例,对共晶相图进行分析。

Pb-Sn合金相图(图2-18)中,adb 为液相线,acdeb 为固相线。合金系有三种相:Pb与Sn形成的液溶体L相,Sn溶于Pb中的有限固溶体α相,Pb溶于Sn中的有限固溶体β相。相图中有三个单相区(L、α、β相区);三个两相区(L+α、L+β、α+β相区);一条L+α+β的三相并存线(水平线cde )。

图2-18 Pb-Sn合金相图及成分线

d 点为共晶点,表示此点成分(共晶成分)的合金冷却到此点所对应的温度(共晶温度)时,共同结晶出c 点成分的α相和e 点成分的β相:

这种由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应,所生成的两相混合物(层片相间)叫共晶体。发生共晶反应时有三相共存,它们各自的成分是确定的,反应在恒温下平衡地进行着。水平线cde 为共晶反应钱,成分在ce 之间的合金平衡结晶时都会发生共晶反应。

cf 线为Sn在Pb中的溶解度线(或α相的固溶线)。温度降低,固溶体的溶解度下降,Sn含量大于f 点的合金从高温冷却到室温时,从α相中析出β相以降低其Sn含量。从固态α相中析出的β相称为二次β,常写作βⅡ 。这种二次结晶可表达为:

eg 线为Pb在Sn中的溶解度线(或β 相的固溶线)。Sn含量小于g 点的合金,冷却过程中同样发生二次结晶,析出二次α

四、包晶相图

两组元在液态无限互溶,在固态有限互溶,冷却时发生包晶反应的合金系,称为包晶系并构成包晶相图。例如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合金相图等。现以Pt-Ag合金相图为例,对包晶相图进行分析。

Pt-Ag合金相图(图2-19)中存在三种相:Pt与Ag形成的液溶体L相;Ag溶于Pt中的有限固溶体α相;Pt溶于Ag中的有限固溶体β相。e 点为包晶点,e 点成分的合金冷却到e 点所对应的温度(包晶温度)时发生以下反应:

这种由一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转变为另一种固相的反应叫做包晶反应。发生包晶反应时三相共存,它们的成分确定,反应在恒温下平衡地进行。水平线ced 为包晶反应线,cf 为Ag在α中的溶解度线,eg 为Pt在β中的溶解度线。

图2-19 Pt-Ag合金相图

五、共析相图

除了上述三个基本相图以外,还经常用到一些特殊相图,如共析相图。

如图2-20所示,其下半部分为共析相图,形状与共晶相图相似。d 点成分(共析成分)的合金(共析合金)从液相经匀晶反应生成γ 相后,继续冷却到d 点温度(共析温度)时,发生共析反应,共析反应的形式类似于共晶反应,其区别在于它是由一个固相(γ相)在恒温下同时析出两个固相(c 点成分的α 相和e 点成分的β 相),反应式为 ,此两相的混合物称为共析体(层片相间)。各种成分的合金的结晶过程的分析同于共晶相图。但因共析反应是在固态下进行的,所以共析产物比共晶产物要细密得多。

图2-20 共析相图

六、合金的性能与相图的关系

1.合金的力学性能和物理性能

相图能够反映出不同成分合金室温时的组成相和平衡组织,而组成相的本质及其相对含量、分布状况又将影响合金的性能。如图2-21所示表明了相图与合金力学性能及物理性能的关系。图2-21所示表明,合金组织为两相混合物时,若两相的大小与分布都比较均匀,合金的性能大致是两相性能的算术平均值,即合金的性能与成分呈直线关系。此外,当共晶组织十分细密时,其强度、硬度会偏离直线关系而出现峰值。单相固溶体的性能与合金成分呈曲线关系,能够反映出固溶强化的规律,而在对应化合物的曲线上则出现奇异点。

图2-21 合金的使用性能与相图关系

2.合金的铸造性能

图2-22所示为合金铸造性能与相图的关系。其中,液相线与固相线间隔越大,其流动性越差,越易形成分散的孔洞(称分散缩孔,也称缩松)。共晶合金熔点低,流动性最好,易形成集中缩孔,不易形成分散缩孔。因此,铸造合金宜选择共晶或近共晶成分,有利于获得优质铸件。

图2-22 合金的铸造性能与相图关系

3.相图的局限性

1)相图只给出了平衡状态的情况,而平衡状态只有在很缓慢冷却和加热或者在给定温度长时间保温的条件下才能满足,而实际生产条件下合金很少能达到平衡状态。因此,用相图分析合金的相和组织时,必须注意该合金非平衡结晶条件下可能出现的相和组织以及与相图反映的相和组织状况的差异。

2)相图只能给出合金在平衡条件下存在的相、相的成分和其相对量,并不能反映相的形状、大小和分布,即不能给出合金组织的形貌状态。此外要说明的是,二元相图只反映二元系合金的相平衡关系,实际使用的金属材料往往不只限于两个组元,必须注意其他元素加入对相图的影响,尤其是其他元素含量较高时,二元相图中的相平衡关系可能完全不同。


郑州槽钢批发报价

cache
Processed in 0.013532 Second.