工程材料第三章金属与合金的结晶
机械工程材料课程标准
《机械工程材料》课程标准学时数：48学时______________ 课程性质：专业基础课------ 适用专业：机电技术应用一一、课程定位和课程设计（一）课程性质与作用该课程是焊接技术及自动化专业的一门重要的专业基础课程。
是研究工程材料的性能、组织、热处理的基本知识，以及它们之间相互联系的学科。
通过本课程的学习使学生掌握常用材料的性能组织之间的关系及有关热处理的基本知识，为学习有关后继课程和从事生产技术工作打下良好的基础。
培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生对常用机械工程材料有充分的认识，能根据材料的性能特点做到正确选材。
机械工程材料对帮住学生深入了解焊接技术专业特点，巩固加深专业知识，合理正确的选材起着非常重要的作用，课程的学习需要建立在相关专业基础课程的知识之上，尤其是机械制图、机械设计基础、机械制造基础、互换性与技术测量等课程的学习。
（二）课程设计理念遵循“设计导向”的现代职业教育指导思想，服从专业人才培养计划整体优化的要求。
在够用的基础上，考虑学生以后专业技能的发展，为培养“懂工艺、精操作、善维护、能管理、可提升”的高技术高素质、高技能应用型职业人才的培养目标而制定本课程标准。
培养学生树立终身学习的教育观念。
（三）课程设计思路在目前的教学条件下机械工程材料的教学主要以课堂讲授为主，保证了课程的学科体系，教学方法采用多媒体课件、现场教学、实物教学和项目教学相结合的教学模式。
二、课程目标（一）知识目标1.熟悉常用机械工程材料的成分，组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律；2.掌握常用机械工程材料的性能与应用，具有选用常用机械工程材料和改变材料性能方法的初步能力；3.掌握常用金属材料的牌号、性能、应用范围。
4.了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展概况；（二）能力培养目标1.熟悉常用机械工程材料的特点并能正确的选材；2.能根据所学知识进行简单热处理工艺的编制；（三）思想教育目标1培养学生热爱本职工作、勤学善思、勇于创新的精神；3.培养学生良好的职业道德素质；4.培养学生严谨、认真、务实的工作态度；5.培养学生刻苦钻研业务、擅于合作的团队精神。
3 第三章 金属的结晶、变形与再结晶——【工程材料学】
（1） 形核
形核方式有两种：均匀形核和非均匀形核。
均匀形核即晶核在液态金属中均匀的形成；非均匀形核 即晶核在液态金属中非均匀的形成。
实际生产中，金属中存在杂质并且凝固过程在容器或铸 型中进行，这样，形核将优先在某些固态杂质表面及容器 或铸型内壁进行，这就是非均匀形核。
非均匀形核所需过冷度显著小于均匀形核，实际金属的 凝固形核基本上都属于非均匀形核。
颗粒钉扎作用的电镜照片
3.2.2 塑性变形对金属组织与性能的影响
一、 塑性变形对金属组织与结构的影响
1. 显微组织的变化 滑移带 孪晶带 晶粒形状
金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形量的增加晶 粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。当拉伸变形量 很大时，只能观察到纤维状的条纹（晶粒变成细条状），称 之为纤维组织。
Hall-Pitch关系：σs =σ0 + Kyd-1/2
三、 合金的塑性变形 根据组织，合金可分为单相固溶体和多相混合物两种。合
金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同。
奥氏体
珠光体
1. 单相固溶体的塑性变形 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与
多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度 提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
3.1 金属的结晶及铸件晶粒大小控制
凝固
金属由液态转变为固态的过程。
结晶
结晶是指从原子不规则排列的液 态转变为原子规则排列的晶体状 态的过程。
3.1.1 冷却曲线及结晶一般过程
一、 冷却曲线
温 度
理论冷却曲线
结晶平台(是由结晶潜热导致)
Tm
Tn
△T 过冷度
实际冷却曲线
时间
金属与合金的结晶
度，也叫平衡结晶温度，是指液体的结晶速度与晶
体的熔化速度相等时的温度。
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
4
实际上的结晶温度总是低于这一平衡结晶温度， 原因在结晶的能量条件上。 在自然界中，任何物质都具有一定的能量，而 且一切物质都是自发地由能量高的状态向能量低的 状态转变，结晶过程也同样遵循这一规律。
通常把组成合金的最简单、最基本，能够独立 存在的物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解 也不发生任何化学反应的稳定化合物也可称为组元， 如Fe3C看作一组元。
2． 合金系
由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一 系列不同成分的合金，称为合金系。
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
37
3．相图
匀晶合金的结晶过程
T,C 1500 1400 c 1300 1200d 1100 1000 1083
T,C L
L
1455 a
L+ b
L
匀晶转变 L
L
Ni Cu 匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点， t 100 而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。 20 40 60 80 冷却曲线 Ni%
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
39
工程材料
第3章 金属与合金的结晶
40
四、二元状态图的基本类型分析
1.二元匀晶相图
2.二元共晶相图 3.二元包晶相图 4.形成稳定化合物的相图 5.具有共析转变的相图 6.合金的性能与相图的关系
工程材料
《工程材料学》习题新2
《工程材料》习题第一章金属机械性能一、解释名词疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率二、判断正误1、材料在均匀塑性变形阶段承受的最大拉应力称为屈服强度。
（）2、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
（）3、相同材料和相同尺寸的试样，表面光滑者比表面有微裂纹者的疲劳强度高。
（）4、金属材料的弹性模量E愈大，则其塑性愈差。
（）5、同种材料不同尺寸试样所测得的延伸率相同。
（）第二章金属的晶体结构一、解释名词晶格晶体结构晶体空位组织二、判断正误1、金属的晶界是面缺陷。
晶粒愈细，晶界愈多，金属的性能愈差。
（）2、因为单晶体是各向异性的，所以实际金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（）3、体心立方晶格中原子排列最密集的晶面是(111)面。
（）4、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
（）5、细晶粒金属的强度高但塑性较差。
（）三、选择题1、晶体中的晶界属于 ca.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷d.体缺陷2、工程上使用的金属材料一般都具有 da. 各向异性b. 各向同性c. 伪各向异性d. 伪各向同性四、填空1、实际金属中存在有_____、______、______缺陷。
其中，位错是____缺陷，晶界是____缺陷。
2、位错的基本类型有两种，它们是_______位错和______位错，有多余半个原子面是________位错所特有的。
3、常见的金属晶体结构有_________、__________、__________三种。
在这三种金属晶体结构中，原子排列最密集的晶面分别是_________、__________、__________。
第三章金属的结晶一、解释名词过冷度二、判断正误1、金属结晶的必要条件是快冷。
（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（）3、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
（）4、纯金属的实际晶粒度与其冷却速度有关。
（）三、选择题1、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a. 晶粒尺寸发生变化b. 过冷度发生变化c. 致密度发生变化d. 晶粒长大速度发生变化2、金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度d. 不能确定四、填空1、纯铁的同素异构体有_____________、_______________和_______________。
机械工程材料与热处理-精品
第一章金属材料的力学性能•工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。
•强度是指金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。
•抗拉强度。
b是材料在破断前所承受的最大应力值。
•塑性是指金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。
•塑性指标：伸长率和断面收缩率。
•硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。
•硬度包括：布氏硬度（HBW）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）第二章金属与合金的晶体结构•在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。
•这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。
•能够完全反应晶格特征的、最小的几何单元称为晶胞。
•原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距地一半。
•配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
•致密度：K二箸（n为原子个数）V照•晶面指数确定方法：（工）设坐标（2）求截距（3）取倒数（4）化整数（5）列括□•晶向指数确定方法：（1）设坐标（2）求坐标值（3）化整数（5）列括号•晶体缺陷包括：点缺陷（空位、间隙、置换）、线缺陷（刃型位错、螺型位错）、面缺陷（晶界、亚晶界）第三章金属与合金的结晶•金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T。
的现象，称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度的差4T称为过冷度，过冷度△!'二To・Tn•实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，过冷是结晶的必要条件。
同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。
•纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的。
它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。
•细化晶粒的方法：在增加过冷度②变质处理③附加振动•共晶反应和a+B相互转化（恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的固相）⑦渗碳体+奥氏体一莱氏体•共析反应：、和a+B相互转化（恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的固相）/铁素体+渗碳体一珠光体•包晶反应：L+a和B相互转化（恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相）•过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：过冷度和冷却速度是两个不同的概念。
机械工程材料第三章复习题(合金的结晶和合金化原理)-选择和判断
第三章复习题（合金的结晶和合金化原理）1、由于物质中热能（Q）或成分(C)不均匀所引起的宏观和微观迁移现象统称为扩散现象。
2、在研究空间内温度或浓度不随时间而变化的扩散称为稳态扩散。
3、在研究空间内温度或浓度随时间而变化的扩散称为非稳态扩散。
4、单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量与温度或浓度梯度成正比，这一规律称为扩散第一定律。
5、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
6、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
7、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
8、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
9、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。
10、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
11、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
12、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
13、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
14、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。
15、在只有固态下发生的相变称为固态相变。
16、固溶体随温度降低，溶解度减小，多余的溶质原子形成另一种固溶体或化合物的过程称为脱溶沉淀。
17、由一个固相同时转变成两种成分不同但晶体结构相同且与母相晶体结构也相同的转变称为调幅分解。
18、由一个固相同时转变成两种固相的转变称为共析转变。
19、由两个固相转变成一种固相的转变称为包析转变。
20、原子扩散的结果使成分更均匀或形成新的相。
我的答案：√21、温度越高，扩散系数越小，扩散速度越慢。
我的答案：×22、渗碳温度越高，渗碳速度越快。
我的答案：√23、气氛碳势小于工件表面含碳量时气氛中的碳原子向工件内扩散。
我的答案：×24、工件表面与介质之间的换热系数越大，则工件加热或冷却速度越快，工件内的温度梯度也越大。
《工程材料学》习题
《工程材料》习题第一章金属机械性能一、解释名词疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率二、判断正误1、材料在均匀塑性变形阶段承受的最大拉应力称为屈服强度。
（）2、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
（）3、相同材料和相同尺寸的试样，表面光滑者比表面有微裂纹者的疲劳强度高。
（）4、金属材料的弹性模量E愈大，则其塑性愈差。
（）5、同种材料不同尺寸试样所测得的延伸率相同。
（）第二章金属的晶体结构一、解释名词晶格晶体结构晶体空位组织二、判断正误1、金属的晶界是面缺陷。
晶粒愈细，晶界愈多，金属的性能愈差。
（）2、因为单晶体是各向异性的，所以实际金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（）3、体心立方晶格中原子排列最密集的晶面是(111)面。
（）4、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
（）5、细晶粒金属的强度高但塑性较差。
（）三、选择题1、晶体中的晶界属于 ca.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷d.体缺陷2、工程上使用的金属材料一般都具有 da. 各向异性b. 各向同性c. 伪各向异性d. 伪各向同性四、填空1、实际金属中存在有_____、______、______缺陷。
其中，位错是____缺陷，晶界是____缺陷。
2、位错的基本类型有两种，它们是_______位错和______位错，有多余半个原子面是________位错所特有的。
3、常见的金属晶体结构有_________、__________、__________三种。
在这三种金属晶体结构中，原子排列最密集的晶面分别是_________、__________、__________。
第三章金属的结晶一、解释名词过冷度二、判断正误1、金属结晶的必要条件是快冷。
（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（）3、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
（）4、纯金属的实际晶粒度与其冷却速度有关。
（）三、选择题1、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a. 晶粒尺寸发生变化b. 过冷度发生变化c. 致密度发生变化d. 晶粒长大速度发生变化2、金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度d. 不能确定四、填空1、纯铁的同素异构体有_____________、_______________和_______________。
工程材料与机械制造基础-3-金属的晶体结构与结晶
17:05
金属的结晶
• 纯金属的结晶过程 • 液态金属的结晶过程分为两个阶段：① 形成晶核，② 晶核长大。
17:05
纯金属的结晶过程
• 晶核的形成过程 • 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时 聚时散，称为晶坯。 • 在T0以下, 经一段时间后(即孕育期), 一些大尺寸的 晶坯将会长大，称为晶核。
刃型位错
螺型位错
刃型位错和螺型位错
刃型位错的形成
实际金属的结构
• 刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半 个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原 子面的边缘就是刃型位错。 • 半原子面在滑移面以上的称正位错，用“ ┴ ”表示。 • 半原子面在滑移面以下的称负位错，用“ ┬ ”表示。
17:05
{110}
Z （110） （011） （011） （101） （101） Y （110）
X
17:05
金属的晶体结构
立方晶系常见的晶向为：
100 : [100]、 [010]、 [001] 110 : [110]、 [101]、 [011]、 [1 10]、 [1 01]、 [0 1 1] 111 : [111]、 [1 11]、 [1 1 1]、 [111]
密排六方晶格的参数
常见的金属晶格
• 密排六方晶格
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633
1 原子半径 ：r a 2 原子个数：6 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
常见的金属晶格
三种常见晶格的密排面和密排方向
•单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。
17:05 三斜
金属的晶体结构
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匀晶转变
α
2
L 2’
(α+β)
α
βⅡ
3
(α+β) (α+β)
α βⅡ
时间
一次α相 一次α的成分沿AC线变化到C点
析出
βⅡ 液相的成分沿AE线变化到E点
183℃
LE
αc + βD
三、二元共晶相图
共晶相图：二元合金系中两组元在液态能完全溶解，而 在固态互相有限溶解，并发生共晶转变的相图
（一）相图分析
其它相线：液相线，固相线，固溶线
合金系：两个或两个以上的组元按不同比例下配制成 的一系列不同成分的合金的总称
合金的结晶特点：
1.合金的结晶过程不一定在恒温下进行，而是在一个温 度范围内完成，而纯金属在恒温下完成； 2.合金的结晶不仅会发生晶体结构的变化，还会伴有化 学成分的变化，而纯金属仅发生晶体结构的变化。
合金结晶：非恒温结晶 一、二元合金相图的基本知识 合金相图：又称合金平衡图， 表示在平衡状态下，合金的组 成相和温度、成分之间关系的 图解
补充：共析相图 共析转变：在恒定的温度下，一个有特定成分的固相分解成另外
两个与母相成分不相同的固相的转变过程，与共晶转变类似，S点为 共析点
共析相图：发生共析转变的相图
第三章 金属与合金的结晶
思考题
什么是过冷度？ 什么是共晶转变？ 工业生产中常采用哪些方法细化晶粒，
改善铸件的性能？
本章到此结束。
ALB为液相线，开始结晶，液相线以上为液态，L； AαB为固相线，结晶终了，固相线以下为固态区，α； 液相线与固相线之间为两相共存区，L+α
分析
1.液、固相线不仅是相区分线，也是结晶时两 相的成分变化线
2.匀晶转变是变温转变，在结晶过程中，液、固 两相的成分随温度而变化
3）杠杆定律
➢ 确定两平衡相的成分 t1
纯金属的冷却曲线
（一）二元合金相图的表示方法
合金的冷却曲线
（二）二元合金相图的测定方法
二元相图的建立
温 度 Cu—Ni二元合金系为例，说 明二元相图的建立过程
1）配制出不 同成分的合金
结晶的开始 温度和终了 测出它们温的度 冷却曲线
℃
100%Ni
80%Ni 60%Ni 40%Ni 20%Ni 100%Cu
（二）合金的结晶过程分析
（1以上） 液相——（C点） 液、α、β——（1-2，α、β的溶解度分别沿DF、EG变化） α中析出β，β中析出α
（二）合金的结晶过程分析
（1以上） 液相——（1-2） 液、α——（2共晶转变）初晶 αD+共晶体（αD+βE）——（3以下沿固溶线 变化）αF+次生β+次生α（不予考虑）+ 共晶体（αF+βG）
（1以上） 液相——（1-2） 液、α——（2-3，溶解度饱和） α——（3以下过饱和，Sn析出）α+次生β
X1合金结晶特点
L
T,C
L
L+
L
+ Ⅱ
冷却曲线 t Ⅱ
1.没有共晶反应过程， 而是经过匀晶反应形成 单相固相。
2.要经过脱溶反应，室温 组织组成物为 + Ⅱ
组织组成物
组织中，由一定的相构成的，具 有一定形态特征的组成部分。
结晶过程
性能发生突变
非晶体凝固过程 逐渐变化
第一节 纯金属的结晶
一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 恒温结晶，热分析法测定
a：平衡条件下结晶 T0:理论结晶温度
b：实际生产中结晶 Tn:实际结晶温度 过冷度△T＝ T0－ Tn
冷却曲线：测定液体金属冷却 时温度和时间的变 化关系作出的曲线
a）
b）
纯金属的冷却曲线
晶核树枝状长大示意图
3）晶粒大小
晶粒就是由一个晶核长大的晶体
晶粒度
表示晶粒大小的一种尺寸
标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。
晶粒大小一般以单位面积的晶粒数目或 以晶粒的平均直径来表示
钢的晶粒度示意图（100 X ）
1级
2
3
4
级
级
级
5
6
7
8
三、金属结晶后的晶粒大小
表 纯铁的晶粒度与力学性能的关系
同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶 格变为另一种晶格的现象
同素异构体：由同素异构转变所得到的不同晶格的晶体
意义：没有这一转变，铁碳合金 （钢和铸铁）就不可能通过多种热 处理来改变其组织和性能。
纯铁的同素异构转变
912 C
-Fe，fcc
-Fe，bcc
第二节 合金的结晶
合 金：是两种或两种以上的金属元素，或金属元素与 非金属元素组成的具有金属特性的物质
支点为合金的成分点
4）枝晶偏析 也称晶内偏析
定 义：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀 的现象
成 因：
实际冷却速度较快
致使扩散过程落后于结晶过程
在一个晶粒中，造成先结晶晶轴(枝干)的成分和后 结晶晶轴(分枝)成分的差异
缺点：性能不均匀，降低合金的力学性能和加工工艺性能
影响 因素
对合金性 能的影响
晶粒度
b
s
(晶粒数/mm2)
(N/mm2)
(N/mm2)
(％)
6.3
237
46
35.3
51
274
70
44.8
194
294
108
ห้องสมุดไป่ตู้
47.5
决定晶粒度的因素
晶粒的大小
形核率 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
晶核的长大速度（G） 单位时间晶体生长的线长度
形核率与长大速度的比值N/G越大 晶粒越细
四、合金性能与相图间的关系
1、两相混合物合金。 共晶相图中，结晶后形成两相组织的合金称为两相混合物合金。 a)合金使用性能与相图的关系 b)合金的铸造性能与相图的关系
性能处于两相 之间，并与两 相的细密度有 关，强度硬度 对组织敏感， 在共晶体区出 现峰值
共晶附近熔点 低，流动性好， 集中缩孔，铸 件致密性好
第三章 金属与合金的结晶
本章主要内容
➢ 第一节 纯金属的结晶 ➢ 第二节 合金的结晶
凝固与结晶
凝 固：指物质从液态经冷却转变为固态的过程；
凝固后的固态物质可以是晶体，也可以是非晶体
结 晶：通过凝固形成晶体物质的过程，是原子从不规则排
列状态（液态）过渡到规则排列状态（晶体状态）的过程
金属的凝固过程 玻璃的凝固过程
促进形核
细化晶粒
变质剂（孕育剂)
注：不是加入任何物质都能起变质作用的，不同的 金属液体要加入不同的物质
铸造工业中利用此法，可生产出高强度的孕育铸铁
3. 振动、搅拌等方法
在结晶时，采用机械振 动、超声波处理等方法
由于外部 输入了能 量 能促进形核
打碎正在生长的树状晶
晶粒细化
新的晶核
碎晶块
四、金属的同素异构转变
形成晶核
固态金属原子排列
纯金属的结晶过程
液体
1. 结晶的基本过程
结晶过程
晶核不断形成 晶核不断长大
液体冷却到 经过一段时间 T0温度以下 (称为孕育期)
一些尺寸极小、
原子规则排列
液体完的小全晶消体失
不断生核 不断长大
晶核 各个方向生长 出现新的晶核
每一个晶核
一个小晶粒
多晶体结构 晶体
晶核的形成方式
找出各曲线 上的临界点
时间
Cu-Ni合金的冷却曲线
在温度-成分坐标 系中过合金成分 点作成分垂线
将临界点标 在成分线上
将成分垂线上相同意义的点连接 起来，标上相应的数字和字母
液相线：结
温 度
100%Ni
温 度
晶开始点的 连线
80%Ni 60%Ni 40%Ni 20%Ni 100%Cu
L
L+α
α
固相线：结 晶终了点的 连线
二、纯金属的结晶过程：形核→长大
结晶的结构条件
液态金属 原子作短程有序规则排列
固态金属 原子作长程有序规则排列
金属结晶的实质:由短程有序的排列的液 态金属转变成具有长程有序排列的固态 金属
液态金属原子排列
在一定条件下短程有序排列的 原子团有可能成为结晶的核心
晶核孕育
期
液态金属冷却到T0以下 经过一段时间
Wα=
x1x x1x2
100 %
WL xx2 W x1x
端点是所求 两平衡相的 成分
x1 x1x
WL
支点是 合金的 成分
x
x2
xx2
Wα
WL x1x W xx2
注：杠杆定律只适用于两相区
注意： • 杠杆定律只适用于二元合金相图的两相区 • 只在平衡状态下使用 • 杠杆的两个端点为给定温度时两相的成分点，
设成分为x的合金的重量为1
液相的相对重量为WL，
其成分为x1
t1
固相相对重量为Wα，
其成分为x2，则：
WL+Wα =1 A
WL* x1 + Wα* x2 =x
WL=
x2- x x2- x1
Cu
x- x1 Wα= x2- x1
L
B
ao
L+α
b
α
x1 x
x2 Ni
Ni%
WL= xx2 100 % x1 x2
成分为C点的液相同时 结晶出成分为D点的α 固溶体和成分为E点的 β固溶体的混合物
共晶反应要点
共晶转变在恒温下进行。 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固 相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最 低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变 。 T,C