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第四章 二元合金 合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。 组成合金的元素可以全部是金属，也可是金属与非金属，例如：碳钢和铸铁由C和Fe组成，黄铜由Cu和Zn组成。 组元：构成合金的基本的独立的物质 组元可以是元素，也可以使稳定的化合物，例如碳素钢是二元合金、铅黄铜是三元合金。 相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 显微组织实质上是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。 第一节 合金的晶体结构 合金相结构分为固溶体和金属间化合物两类。 第一节 合金的晶体结构 第一节 合金的晶体结构 ② 间隙固溶体：溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 第一节 合金的晶体结构 第一节 合金的晶体结构 第二节 二元合金相图 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析。 合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是热分析法。以Cu-Ni合金为例。 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 则 QL + Q? =1 QL x1 + Q? x2 =x 解方程组得 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体。但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni），后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素（如Cu-Ni合金中的Cu）。 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 共晶转变：在一定温度下，一个一定成分的液相同时转变为两个各具有一定成分固相的反应。 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 水平线PDC称包晶线，与该线成分对应的合金在该温度下发生包晶反应：LC+?P?βD 。该反应是液相L包着固相?, 新相 β 在L与α的界面上形核，并向L和?两个方向长大。 第二节 二元合金相图 ⑵包晶成分合金的结晶过程: 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第二节 二元合金相图 第三节 铁碳合金 铁碳合金——碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图 第三节 铁碳合金 第三节 铁碳合金 第三节 铁碳合金 ⑵ 奥氏体: 碳在? -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 ? 表示，是面心立方晶格的间隙固溶体。 溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。 第三节 铁碳合金 ⑶ 渗碳体（Fe3C）： 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(?b?35MPa)，脆性大，塑性几乎为零 第三节 铁碳合金 第三节 铁碳合金 第三节 铁碳合金 2. 特征线 ⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECFD ⑵ 三条水平线： 包晶线：HJB：1495℃ LB+δH? ?J 第三节 铁碳合金 共晶线ECF：1148℃，LC? ?E+Fe3C 共晶产物是? 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Le表示，为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。 第三节 铁碳合金 共析线PSK （A1线） ：727℃， ?S ?FP+ Fe3C 共析转变的产物是 F 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。 第三节 铁碳合金 ⑶ 其它特性曲线 GS (A3) 、GP—— ? ? ? 固溶体转变线 ES(Acm)—— 碳在? -Fe中的固溶线 从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CⅡ) PQ—碳在?-Fe中的固溶线。 (Fe3CⅢ) 第三节 铁碳合金 3. 特征点 第三节 铁碳合金 ⑵ 碳素钢(0.0218~2.11%C)：高温组织为单相? ① 亚共析钢(0.0218~0.77%C) ② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢(0.77~2.11%C) 第三节 铁碳合金 ⑶ 白口铸铁(2.11~6.69%C)：铸造性能