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金相切割机匀晶相图和合金的结晶

发布时间:2019-01-26 21:43:45  阅读:
金相切割机组成二元合金的两组元不但在液态时无限互溶,而且在固态时也呈无限互溶形成的相图,称为勻晶相 图。例如Cu-Ni,Au-Ag、FeNi和FV
金相切割机组成二元合金的两组元不但在液态时无限互溶,而且在固态时也呈无限互溶形成的相图,称为勻晶相 图。例如Cu-Ni,Au-Ag、FeNi和FVCr合金等。这种相图只有两条线(液相线和固相线)把相图分隔成两个 单相区(液相L,固相a)和一个双相区(液、固相共存区)。它是最简单的基本相图之一。但在所有的二元合金 系相图中均包含匀晶相图部分。相应的结晶过程也称匀晶转变。现以Cu~Ni合金相图为例进行分析。恒仪硬度计&金相制样设备
金相切割机匀晶相图和合金的结晶


1.金相切割机固溶体合金的平衡结晶过程
平衡结晶是指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。下面讨论Ni为30wt%的Cu-Ni合金I的 情况。
,在合金I自高温缓慢冷至^温度时,即将开始从合金中结晶出a固溶体,根据在恒 温条件下平衡相成分的确定方法,可知此时液相和固相的成分为L,和^。ai中的镍的含量超过了合金I 的镍含量。运用杠杆定律,求出的含量为零,说明在温度~时,结晶即将开始,实际固相a,尚未形成。 当温度缓冷至温度时,有一定数量的a固溶体结晶出来,此时的固相和液相成分为《2和“。
Cu-Ni合金相图及其典型合金平衡结晶过程分析
为了达到这种平衡,在温度缓慢地下降过程中,固相a的成分将不断地沿着固相线变化,液相成分也 将不断地沿着液相线变化。这时,除了在《温度直接从液相中结晶出的a2外,原有的ai相也必须改变为 与m相同的成分;同时,随着a相的数量不断增多,液相L的数量不断减少,两相的含量按照杠杆定律变 化。当冷却到温度时,最后一滴液体消失,结晶终了,得到镍为30wt%的固溶体。
金相切割机匀晶相图和合金的结晶

固溶体合金的结晶过程同纯金属的相同,也是一个形核和长大的过程,其中形核可以以均匀形核或非 均匀形核方式进行。固溶体在形核时需要结构起伏和能量起伏,此外还需要成分(浓度)起伏。为此,固溶 体合金的形核地点就是那些结构起伏、能量起伏、成分起伏都能满足要求的地方。结晶时过冷度越大,临 界晶核半径越小,需要的能量起伏越小,同时结晶出来的固相成分和原液相成分也越接近,即成分起伏的
要求越小。可见,过冷度越大,固溶体合金越容易获得细小的晶粒组织。固溶体合金的结晶和纯金属不 同,主要表现在以下两个方面:
①固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同,即呈现所谓异分结晶现象;
②固溶体合金的结晶在一定的温度范围内完成,在每一温度下,固溶体合金只能结晶出一定数量的 固相。随着温度的降低,固相的数量增加,同时固相的成分和液相的成分分别沿着固相线和液相线连续地 改变,结晶完毕时,固相的成分与原合金的成分相同。
由此可见。固溶体合金在结晶时,溶质与溶剂原子必然要发生相互扩散进行重新分配。

2.金相切割机杠杆定律
在二元合金状态图的两相区内,可用杠杆定律来确定某一成分合金在某一温度时两平衡相的成分及 相对质量。
(1)确定平衡相成分
确定两平衡相的成分,如图2 - 12所示,含Xwt%Ni的Cu-Ni合金在温度i时,其温度线与液相线交 于a,与固相线交于6。a和6在成分轴上的投影x,和x2,分别表示该合金在温度r时液相L和固相a中 的镍含量。
 金相切割机匀晶相图和合金的结晶


(2)金相切割机确定平衡相质量
确定两平衡相的相对质量,设合金总质量为Q,在温度/时,液相质量为Qu固相质量为Q。

3.金相切割机固溶体合金的不平衡结晶
固溶体合金发生不平衡结晶时由于冷速较快,先后从液相中结晶出成分不同的固相,不能充分扩散均 匀,结果使每个晶粒内部的化学成分很不均匀。先结晶的含高熔点组元较多,后结晶的含低熔点组元较 多,这种在一个晶粒内部化学成分不均勻的现象称为晶内偏析。由于固溶体晶体通常呈树枝状,使枝干和 枝间的化学成分不同,所以又称为枝晶偏析。


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