金属凝固、结晶与相图介绍解读
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第三章材料的凝固与相图
⑶ 固溶体的性能：
因溶质原子的溶入，溶剂晶格产生畸 变，使固溶体的强度、硬度升高，而塑 性、韧性有所下降。 固溶强化：通过形成固溶体使金属材料 的强度、硬度提高的强化方法。
间隙固溶体
第三章 材料的凝固与相图
2. 金属化合物
⑴ 定义：指合金组元相互作用而形成的晶格类型和特性完全 不同于任一组元的新相。 ⑵ 分类：根据形成条件和结构特点分成三类。 ① 正常价化合物：符合一般化合物的原子价规律，成分固 定且可用化学式表示，如： Mg2Si, ZnS,…… ② 电子化合物：符合电子浓度规律， 其晶体结构由电子浓 度（价电子总数与原子总数之比）决定。
㈠ 包晶相图
T,C 以铂-银合金相图为例 T,C
L
L+ a
a c
f
Pt Ag%
L
L+
L+ a
L+ a
e
d
a+
g
Ag
+ a Ⅱ
t
包晶转变： Ld + ac e
第三章 材料的凝固与相图
㈡共析相图
共析转变： (a + ) 共析体
T,C
L
L+
a
A
+a c
d a+
2.结晶时的过冷现象（图） 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
△T = T0 – Tn
第三章 材料的凝固与相图
结晶时的过冷现象
温 度
To Tn 理论结晶温度
△T
△T = T0 – Tn
实际结晶温度
时间
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
第三章 材料的凝固与相图
冷却速度越大，则过冷度越大。
第二章(2)金属的结晶及二元相图
工程材料与机械制造基础
主讲教师-高丽
纯金属的结晶
1.凝固：物质由液态转变为固态的过程。 2.结晶：物质由液态转变为晶态的过程。 3.相变：物质由一个相转变为另一个相的过程。 因而结晶过程是相变过程。
结晶的过冷现象
1.纯金属结晶时的冷却曲线
温 度
理论冷却曲线 结晶平台(是由结晶潜热导致) 实际冷却曲线
和韧性。为了提高金属的力学性能，希
望得到细晶组织。
3、决定晶粒度的因素
晶粒大小取决于形核的数目和长大的速度。 形核率（N）：单位时间单位体积内形成晶核 的数目； 长大速度（G）：晶核单位时间生长的长度
N/G越大，晶粒越细小。
细化晶粒的途径
过冷度对N、G的影响
提高冷却速度、增大过冷度
V冷
△T
N/G
枝晶偏析组织 平衡组织 Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织
2、二元共晶状态图
• 定义：两个组元在液态完全互溶，但固态只能 有限互溶且发生共晶反应，构成的相图为二元 共晶相图。
如：Pb-Sb、Pb-Sn
（1）状态图分析
液固相线： 液相线AEB，固相线ACEDB。 A、B分别为Pb、Sn的熔点 CF线：Sn在Pb中的溶解度线（α相 固溶线） DG线：Pb 在Sn中的溶解度线（β相 B A
t
1 2
其与液固相线交点a、b所
对应的成分x1、x2即分别
为液相和固相的成分。
② 确定两平衡相的相对重量
设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。
则 QL + Q =1 QL x1 + Q x2 =x 解方程组得
x2 x QL x 2 x1 x x1 Qα x 2 x1
主讲教师-高丽
纯金属的结晶
1.凝固：物质由液态转变为固态的过程。 2.结晶：物质由液态转变为晶态的过程。 3.相变：物质由一个相转变为另一个相的过程。 因而结晶过程是相变过程。
结晶的过冷现象
1.纯金属结晶时的冷却曲线
温 度
理论冷却曲线 结晶平台(是由结晶潜热导致) 实际冷却曲线
和韧性。为了提高金属的力学性能，希
望得到细晶组织。
3、决定晶粒度的因素
晶粒大小取决于形核的数目和长大的速度。 形核率（N）：单位时间单位体积内形成晶核 的数目； 长大速度（G）：晶核单位时间生长的长度
N/G越大，晶粒越细小。
细化晶粒的途径
过冷度对N、G的影响
提高冷却速度、增大过冷度
V冷
△T
N/G
枝晶偏析组织 平衡组织 Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织
2、二元共晶状态图
• 定义：两个组元在液态完全互溶，但固态只能 有限互溶且发生共晶反应，构成的相图为二元 共晶相图。
如：Pb-Sb、Pb-Sn
（1）状态图分析
液固相线： 液相线AEB，固相线ACEDB。 A、B分别为Pb、Sn的熔点 CF线：Sn在Pb中的溶解度线（α相 固溶线） DG线：Pb 在Sn中的溶解度线（β相 B A
t
1 2
其与液固相线交点a、b所
对应的成分x1、x2即分别
为液相和固相的成分。
② 确定两平衡相的相对重量
设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。
则 QL + Q =1 QL x1 + Q x2 =x 解方程组得
x2 x QL x 2 x1 x x1 Qα x 2 x1
5 第四章 金属的凝固与固态相变
晶核形成： 自发形核（均匀形核）； 非自发形核（非均匀形核）。 晶核长大： 平面状长大； 树枝状长大。
9
4.1纯金属的结晶
形核与长大：
10
4.1纯金属的结晶
树枝状长大
11
4.1纯金属的结晶
影响形核和长大的因素：
过冷度 难熔杂质
12
4.1纯金属的结晶
晶粒度：单位体积或单位面积上的晶粒 数目/晶粒尺寸。晶粒 平衡结晶过程：
ＬＬ＋
25
1.匀晶相图
杠杆定律：结晶过程中的成分变化和两 相相对量的变化。 两相区中Q/QＬ＝ab/bc
26
1.匀晶相图
原因：固相中原子扩散速 度慢，跟不上结晶速度
晶内偏析（属于微观偏析）
枝晶偏析
消除办法：高温扩散退火
27
2.共晶相图
亚共晶合金
44
2.共晶相图
亚共晶合金L L+ (M+N )+ M L
L+
(M+N )+ M 冷却 曲线
45
2.共晶相图
亚共晶合金L L+ (M+N )+ M
( M+ N )
46
2.共晶相图
亚共晶合金L L+ (M+N )+ M 过共晶合金L L+ (M+N )+ N
液相线与固相线之间为 两相区，液相与固相平 衡共存
22
4.2.1二元合金相图与凝固（结晶）
相图的分类： 匀晶相图 共晶相图 包晶相图 其它相图
第三章 材料的凝固与相图-1
金属化合物
间隙化合物：由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等 原子半径较小的非金属元素形成的化合物。 尺寸较大的过渡族元素原子占据晶格的结点位置，尺寸 较小的非金属原子则有规则嵌入晶格的间隙中。 根据组成元素原子半径比值及结构特征的不同，间隙化 合物分间隙相和复杂结构的间隙化合物两种。
金属化合物
相:指合金中晶体结构相同、成分和性能均一并以界面与其他部 分分开的均匀组成部分。 组织:指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、 大小和分布的组合。 固态合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。
固溶体
合金组元通过溶解形成一种成分和性能均 匀的、且结构与组元之一相同的固相。 一般用α、β、γ…来表示。
二元匀晶相图
匀晶相图：只发生匀晶反应的相图。 特点：匀晶相图中两组元在液态、固态下都能无限互溶。
Cu-Ni合金、Au-Ag合金、W-Mo、Fe-Cr合金等
Cu-Ni合金相图为典型的匀晶相图
二元匀晶相图
1） 相图分析
Cu-Ni合金相图
a：Cu的熔点，c：Ni的熔点。
aa1c 为液相线，是各种成分 的合金在冷却时开始结晶或 加热时熔化终止的温度；该 线以上合金处于液相区L。
量为Q。则 ： QL + Q =1
QL X1 + Q X2 =X
解方程组得：
QL
X2 X X2 X1
QαX X1 X2 X1X2-X、X2-X1、X-X1为相图中线段XX2 (ob)、X1X2 (ab)、 X1X(ao)的长度。
杠杆定律
QL XX2 ob Qα X1 X oa
F S dv
dx
粘度越大，F越大，原子扩散越困难，难于结晶。 原子排列越紧密，粘度越大；温度越高，粘度越小。
第二章 金属材料的凝固与固态相变
1.合金的使用性能与相图的关系 溶质的溶入量越多，晶格畸变越大，则 合金的强度、硬度越高，电阻越大。
两相组织合金的力学和物理性能与成分 呈直线关系变化。
2 .合金的工艺性能与相图的关系 铸造性能：纯组元和共晶成分的合金的流动 性最好，缩孔集中，铸造性能好。 锻造性能：单相合金的锻造性能好。单相组 织时变形抗力小，变形均匀，因而变形能力 大。双相组织的合金变形能力差些，特别是 组织中存在有较多的化合物相时。
固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充 分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
2 .共晶相图
(1)相图分析 在共晶合金相图中，acb为液相线，adceb为固相线，合金系有 三种相，相图中有三个单相区（L、α 、β ）；三个两相区（L+α 、 L+β 、α +β ）；一条三相(L+α +β )共存线（水平线dce）。 dce为共晶线（ c点为共晶点）。 Lc → α d+ β
2.2.3 铸锭(件)的凝固
把金属熔化注入铸模，冷却后获得一定形状的铸件的工艺叫做 铸造。 1.铸锭（件）结晶组织 最典型的铸造结构，整 个铸锭明显地分为三个各具 特征的晶区。 ⑴细等轴晶区 在铸锭的 表层形成的一层厚度不大、 晶粒很细的区域。
⑵柱状晶区
⑶粗等轴晶区
2.3 铁碳合金 2.3.1 Fe-Fe3C相图
2.3.2 铁碳合金在平衡状态下的相变
根据Fe—Fe3C相图，铁碳合金可分为三类： 1)工业纯铁[wc ≤0.0218%] 2)钢[0.0218%< wc ≤2.11%
3)白口铸铁[2.11%< wc <6.69%]
工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。由于其强 度低、硬度低、不宜用作结构材料。
两相组织合金的力学和物理性能与成分 呈直线关系变化。
2 .合金的工艺性能与相图的关系 铸造性能：纯组元和共晶成分的合金的流动 性最好，缩孔集中，铸造性能好。 锻造性能：单相合金的锻造性能好。单相组 织时变形抗力小，变形均匀，因而变形能力 大。双相组织的合金变形能力差些，特别是 组织中存在有较多的化合物相时。
固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充 分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
2 .共晶相图
(1)相图分析 在共晶合金相图中，acb为液相线，adceb为固相线，合金系有 三种相，相图中有三个单相区（L、α 、β ）；三个两相区（L+α 、 L+β 、α +β ）；一条三相(L+α +β )共存线（水平线dce）。 dce为共晶线（ c点为共晶点）。 Lc → α d+ β
2.2.3 铸锭(件)的凝固
把金属熔化注入铸模，冷却后获得一定形状的铸件的工艺叫做 铸造。 1.铸锭（件）结晶组织 最典型的铸造结构，整 个铸锭明显地分为三个各具 特征的晶区。 ⑴细等轴晶区 在铸锭的 表层形成的一层厚度不大、 晶粒很细的区域。
⑵柱状晶区
⑶粗等轴晶区
2.3 铁碳合金 2.3.1 Fe-Fe3C相图
2.3.2 铁碳合金在平衡状态下的相变
根据Fe—Fe3C相图，铁碳合金可分为三类： 1)工业纯铁[wc ≤0.0218%] 2)钢[0.0218%< wc ≤2.11%
3)白口铸铁[2.11%< wc <6.69%]
工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。由于其强 度低、硬度低、不宜用作结构材料。
第2章2 凝固与相图1
2.可锻性：C%↓，γ状态下，可锻性↑；白口铁不可锻。 3.铸造性：视其相图形状。在相图中，固相线与液相线的水平距离和
垂直距离越大，枝晶偏析越严重；另外，结晶温度间隔越
小，溶液的流动性越好。因此共晶成分区附近，铸造性最好
性能： 固溶强化不明显， 硬度低、塑性高
（硬度50-80HBS、伸长率δ=30-50％）
1. 铁碳合金的基本组织
b. 奥氏体（Austenite ,A） 碳在r- Fe中的固溶体，FCC结构，是存在于727℃ 以上的组织。 性能：高塑性,是理想的锻造组织 ② 金属化合物— 渗碳体 （Fe3C,或Cementite,） 成分：含碳6.69％ 结构：碳在铁中的间隙化合物，复杂斜方结构。 性能：硬度高、脆性大、强度低
（硬度800HBS、伸长率δ ≈0、бb=30MPa）
③ 混合物
a.珠光体（Pearlite, P） 成分： 含碳0.77％ 组织： F（88%）＋Fe3C 混合物， 片层状结构
性能： 硬度 180 – 220 HBS 延伸率 10 ％ 抗拉强度 бb= 750 MPa
铁碳合金相图
铁碳合金相图
b. 亚共析钢 （＜0.77％c ）
图2.29 亚共析钢结晶过程示意图
图2.30 45钢显微组织
显微组织 铁素体F ＋ 珠光体P
c.过共析钢
（0.77 ＜％C＜2.11 ）
与亚共析钢不同的是共 析反应前先发生A→Fe3CⅡ 接着发生共析转变，其显微 组织为 Fe3CⅡ ＋ P
它揭示了合金系的成分、 温度、组织、性能之间的 关系。
1、相图的建立
二元相图的测定方法 相图的建立一般采用热分析法，其基本思路是先配制 一系列不同成分的给定合金，绘制它们各自的冷却曲 线，然后由冷却曲线上的临界点绘制相图。
最全二元相图及其合金凝固知识点总结
最全二元相图及其合金凝固知识点总结匀晶相图与固溶体凝固匀晶相图两组元在液态、固态均能无限互溶的二元系所组成的相图称为匀晶相图。
匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。
匀晶转变是变温转变。
以w(N i)为30%C u-N i二元合金相图为例说明匀晶相图。
点：T C u、T N i分别为C u、N i熔点。
线：TCuBTNi 为液相线。
TCuCTNi 为固相线。
区： L、L+α、α固溶体的平衡凝固平衡结晶：在极缓慢冷却条件下进行的结晶。
以w(N i)为30%C u-N i二元合金为例分析结晶过程：t1温度以上为L；t1温度时，L→α，成分为：B、C。
固溶体平衡冷却结晶过程归纳总结：冷却时遇到液相线开始结晶，遇到固相线结晶终止，形成单相均匀固溶体。
在结晶过程中每一温度，其液相、固相成分和相对量可由该温度下做水平线与液相线、固相线的交点及杠杆定理得出随温度下降，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化，且液相成分减少，固相成分增加，直至结晶完毕。
固溶体合金的结晶特点：1.异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同。
2.结晶需要一定的温度范围。
固溶体非平衡凝固非平衡凝固：偏离平衡条件的结晶。
在实际生产中，由于冷却速度较快，内部原子的扩散过程落后于结晶过程，使合金的成分均匀化来不及进行，使凝固偏离了平衡条件，这称为非平衡凝固。
非平衡凝固导致先结晶部分与后结晶部分成分不同，这种一个晶粒内部或者一个枝晶间的化学成分不同的现象，叫做枝晶偏析或晶内偏析。
各个晶粒之间化学成分不均匀的现象叫做晶间偏析。
枝晶偏析是非平衡凝固的产物，在热力学上是不稳定的，可以通过均匀化退火消除。
1.液相线与固相线间的水平距离(成分间距)↑，先后结晶的成分差别↑，偏析严重。
2.溶质原子的扩散能力↑，偏析↓。
3.冷却速度↑，偏析↑。
共晶相图与合金凝固共晶相图组成共晶的两组元液态时无限互溶，固态时有限固溶或完全不溶，且发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。
金属的凝固与相图ppt课件
第三章 材料的凝固与相图
凝固与结晶的基本概念 纯金属的结晶 合金的结晶与相图 铸态组织与冶金缺陷
1
3.1 凝固与结晶的概念
1.凝固
物质由液态转变成固态的过程。
晶体？ 非晶体？
2.结晶
*由液态转变成晶体固态物质的过程。
工程上一般把金属由液态转变为固态的加工过程 称为铸造。
将液态金属浇铸到锭模或铸模中冷却为一定形状 的块体称为铸锭。也可以直接浇注成铸件。
14
结晶的热力学条件及结构条件
1.金属结晶的热力学条件: G=H–ST
G– 物体的自由能 H – 物体的焓值 S–熵 T – 温度 K
15
G/ T=-S
F
液相
ΔG
固相
ΔT
Tn To TL
T
16
2.金属结晶的结构条件
近程有序结构
远程有序结构
结晶
结构起伏
17
二.结晶过程
形核 长大
18
结晶的一般规律: 形核、长大。
28
29
细化铸态金属晶粒措施之一： 增大过冷度
过冷度ΔT增大,形核速 率N和长大速度G都会增大。
ΔT较小时，N的增长率 小于G；
ΔT较大时，N的增长率 大于G。
30
增大过冷度的主要办法： 1、降低浇注温度。 2、提高浇注后的冷却速度（如采用金属型铸模）。
高速急冷可获得超细晶或纳米晶粒。 超高速急冷可使液态金属难以结晶而得到非晶 态结构。非晶态金属具有很高的强度和韧性及优异 的电磁性能和高的抗腐蚀性能等。
液态金属结构
11
当温度下降至结晶温度以下时，原子团不再消失并迅 速长大形成规则排列的பைடு நூலகம்胚→晶核→晶粒→固态晶体 金属。规则排列的原子结构，称长程有序。。
凝固与结晶的基本概念 纯金属的结晶 合金的结晶与相图 铸态组织与冶金缺陷
1
3.1 凝固与结晶的概念
1.凝固
物质由液态转变成固态的过程。
晶体？ 非晶体？
2.结晶
*由液态转变成晶体固态物质的过程。
工程上一般把金属由液态转变为固态的加工过程 称为铸造。
将液态金属浇铸到锭模或铸模中冷却为一定形状 的块体称为铸锭。也可以直接浇注成铸件。
14
结晶的热力学条件及结构条件
1.金属结晶的热力学条件: G=H–ST
G– 物体的自由能 H – 物体的焓值 S–熵 T – 温度 K
15
G/ T=-S
F
液相
ΔG
固相
ΔT
Tn To TL
T
16
2.金属结晶的结构条件
近程有序结构
远程有序结构
结晶
结构起伏
17
二.结晶过程
形核 长大
18
结晶的一般规律: 形核、长大。
28
29
细化铸态金属晶粒措施之一： 增大过冷度
过冷度ΔT增大,形核速 率N和长大速度G都会增大。
ΔT较小时，N的增长率 小于G；
ΔT较大时，N的增长率 大于G。
30
增大过冷度的主要办法： 1、降低浇注温度。 2、提高浇注后的冷却速度（如采用金属型铸模）。
高速急冷可获得超细晶或纳米晶粒。 超高速急冷可使液态金属难以结晶而得到非晶 态结构。非晶态金属具有很高的强度和韧性及优异 的电磁性能和高的抗腐蚀性能等。
液态金属结构
11
当温度下降至结晶温度以下时，原子团不再消失并迅 速长大形成规则排列的பைடு நூலகம்胚→晶核→晶粒→固态晶体 金属。规则排列的原子结构，称长程有序。。
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观表征，其大小表示了液体中发生相对运动的难易程度。 （ 2 ）外部因素 —— 冷却速度。冷速越大，则在单位时间内 逸散的热量越多，熔体温度降得越低，这直接关系其中原子 或分子的扩散能力。冷速〉107oC/s ，可抑制金属熔体重原 子扩散，制得非晶合金。
2.1 材料的制备过程
2.1.2 金属材料的制备 1. 金属的冶炼
2. 匀晶相图分析
Cu-Ni合金的显微组织示意图
3. 固溶体合金的平衡结晶规律
（1）变温结晶 （2）在结量是不断变化的。液相的 成分沿着液相线变化，固相的成分沿着 固相线变化；此间的任一温度瞬时，都 可应用杠杆定律计算液固两相的相对百 分含量。
4. 杠杆定律 及应用
金属材料制备过程：
热轧→ 型材→ 加工→ 零件 铸锭→ 热锻→机加工→零件 冶炼→ 铸造→ 铸件→ 机加工→ 零件
2.1 材料的制备过程
1. 金属的冶炼
(1) 金属冶炼方法：火法冶炼、湿法冶炼、电冶炼。 火法冶炼：高温下进行，钢铁、有色金属。 分：熔炼、吹炼、精炼。 湿法冶炼：接近于常温进行，在溶液中进行。 电冶炼：电热熔炼、电解。
的各相的成分和相对重量不再变化所达到一 种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间 而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结 晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。
2.2 二元相图的基本类型
2.2.1
相图的建立 1. 相图的表示方法 •纯质材料 •二元合金 2. 相图的建立 •原理 •步骤
水的相图
P
液相 固相 609Pa 273.16 K 气相 T
临界点
水的三相点：
T3 273.16K
2.2.1 相图的建立
几种不同配比的铜镍合金
用热分析法建立Cu-Ni相图
（a）冷却曲线
（b）测定的相图
2.2.2 匀晶相图（学习的基础）
1. 相图分析 •特性点 •特性线 •基本相 •相区 2. 典型合金的平衡结晶过程分析 1).文字说明 2).冷却曲线描述 3. 固溶体合金结晶规律 4. 杠杆定律及其应用 1)推导 2)主要内容 3)适用条件 5. 不平衡结晶—枝晶偏析 1)含义 2)产生原因 3)消除办法
（1）. 充分条件：液态物质结构特点（结构起伏）
2 纯金属的结晶规律
(2). 必要条件： 过冷与过冷度（ΔT）
不同冷速下的冷却曲线示意图
（图2-3）
自由能与温度的关系曲线
（图2-4）
2 纯金属的结晶规律
(3). 结晶的普遍规律——形成晶核与晶
核不断长大的连续过程
单晶体与多晶体示意图
2.1 材料的制备过程
(2) 炼钢方法： 转炉炼钢法：钢水吹氧，周期30~40min，成本低
电弧炉炼钢法：废钢，合金钢和高质量钢种。
平炉炼钢法：以煤气为燃料 (3) 钢液浇注方法：模铸法、连续铸钢法。
（4）钢的炉外精炼方法：
真空精炼法、惰性气体稀释法、喷粉精炼法
2 纯金属的结晶规律
钢的平衡结晶过程，正确利用杠杆定律计算室温下钢 的相组分、组织组分的相对百分含量以及掌握铁碳合 金的成分一组织一性能之间关系)。
★本章学习重点
物质由液态转变为固态过程称为凝固，物质由液态转变为固态
晶体的过程称作结晶，而相图则是研究材料的成分、组织结构 与性能之间相互关系和变化规律的有力工具。 本章在确定工程材料结晶的一般规律，剖析金属结晶的充分、 必要条件、结晶规律及控制结晶后晶粒大小的途径、方法，介 绍匀晶、共晶型两类基本形式相图分析方法的基础上，重点讨 论了铁碳合金相图。 铁碳合金相图是本课程的第一个重点章节，因为铁碳合金相图 是研究钢铁材料的成分、相和组织的变化规律以及与性能之间 关系的重要理论基础与有力工具。 此外，金属结晶的条件、结晶的一般规律及控制结晶后晶粒大 小的途径与方法等亦应十分明确。
（图2-6）
3. 纯质材料结晶的普遍规律
（1）形核的方式
① 自发形核 ② 非自发形核 （2）晶核长大的方式 ① 平面方式长大 ② 树枝晶方式长大
3. 纯质材料结晶的普遍规律
（1）形核规律（以自发形核为主）
非自发形核示意图
（2）晶核长大规律
① 平面方式长大
（2）晶核长大规律
2.1 材料的制备过程
2.1.1凝固与结晶的条件
2.1.2 金属材料的制备
1. 金属的冶炼 2. 纯金属的结晶规律
2.1.1 凝固与结晶的条件
1. 凝固与结晶的概念 2. 凝固与结晶的条件
主要取决于熔融液体的粘度和冷却速度。
（ 1 ）内因 —— 粘度是材料内部结合键性质和结构情况的宏
仅适用于两相区，用
来求两个平衡相的化 学成分和相对百分含 量。 注意支点的位置，一 般是合金的成分点； 两个端点一定处在两 相区和单相交界处。
第二章 材料的制备与相图
Chapter2 Materials Preparation and Phase Diagram
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
材料的制备过程 二元相图的基本类型 典型二元相图的应用——Fe-C相图分析 凝固与结晶理论的应用 材料的非晶态
★本章学习要求
1. 明确金属结晶的充分、必要条件，结晶的一般规律 以及影响金属结晶后晶粒大小的途径与方法； 2. 熟悉匀晶、共晶（包括共析）这两类基本形式的二 元合金相图（其中包括相图分析，典型合金的平衡结 晶过程分析，杠杆定律的应用，以及利用与区分相组 分和组织组分这两种填写相图的方法等）； 3. 熟练地掌握铁碳合金相图( 包括默画铁碳合金相图、 掌握α、Ｆｅ3Ｃ、γ等基本相，熟知相图中重要点、线 的含义, 能以冷却曲线及语言文字分析典型合金尤其是
② 以树枝晶方式长大为主
金属锑锭的组织示意图
预习
准备 “2.3 铁碳合金相图分析”
内容的课堂讨论
参见“学习指导”P16~17中的 课堂讨论（铁碳合金相图）提纲 进行充分准备。
2.2 二元相图的基本类型
2.2.1 相图的建立 相图的定义： 相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和 相与相之间关系的一种简明示图，也称为平 衡图或状态图。 平衡 是指在一定条件下合金系中参与相变过程