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金相切割機(jī)勻晶相圖和合金的結(jié)晶
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| 發(fā)布時(shí)間：2019-01-26 閱讀：272次 |
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金相切割機(jī)組成二元合金的兩組元不但在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，而且在固態(tài)時(shí)也呈無(wú)限互溶形成的相圖，稱為勻晶相 圖。例如Cu-Ni，Au-Ag、FeNi和FV
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金相切割機(jī)組成二元合金的兩組元不但在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，而且在固態(tài)時(shí)也呈無(wú)限互溶形成的相圖，稱為勻晶相 圖。例如Cu-Ni，Au-Ag、FeNi和FVCr合金等。這種相圖只有兩條線(液相線和固相線)把相圖分隔成兩個(gè) 單相區(qū)(液相L,固相a)和一個(gè)雙相區(qū)(液、固相共存區(qū))。它是最簡(jiǎn)單的基本相圖之一。但在所有的二元合金 系相圖中均包含勻晶相圖部分。相應(yīng)的結(jié)晶過(guò)程也稱勻晶轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)以Cu~Ni合金相圖為例進(jìn)行分析。恒儀硬度計(jì)&金相制樣設(shè)備 http://gm4000.cn
1.金相切割機(jī)固溶體合金的平衡結(jié)晶過(guò)程
平衡結(jié)晶是指合金在極緩慢冷卻條件下進(jìn)行結(jié)晶的過(guò)程。下面討論Ni為30wt%的Cu-Ni合金I的 情況。
，在合金I自高溫緩慢冷至^溫度時(shí)，即將開(kāi)始從合金中結(jié)晶出a固溶體，根據(jù)在恒 溫條件下平衡相成分的確定方法，可知此時(shí)液相和固相的成分為L(zhǎng),和^。ai中的鎳的含量超過(guò)了合金I 的鎳含量。運(yùn)用杠桿定律，求出的含量為零，說(shuō)明在溫度~時(shí)，結(jié)晶即將開(kāi)始，實(shí)際固相a,尚未形成。 當(dāng)溫度緩冷至溫度時(shí)，有一定數(shù)量的a固溶體結(jié)晶出來(lái)，此時(shí)的固相和液相成分為《2和“。
Cu-Ni合金相圖及其典型合金平衡結(jié)晶過(guò)程分析
為了達(dá)到這種平衡，在溫度緩慢地下降過(guò)程中，固相a的成分將不斷地沿著固相線變化，液相成分也 將不斷地沿著液相線變化。這時(shí)，除了在《溫度直接從液相中結(jié)晶出的a2外，原有的ai相也必須改變?yōu)?與m相同的成分;同時(shí)，隨著a相的數(shù)量不斷增多，液相L的數(shù)量不斷減少，兩相的含量按照杠桿定律變 化。當(dāng)冷卻到溫度時(shí)，最后一滴液體消失，結(jié)晶終了，得到鎳為30wt%的固溶體。
固溶體合金的結(jié)晶過(guò)程同純金屬的相同，也是一個(gè)形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，其中形核可以以均勻形核或非 均勻形核方式進(jìn)行。固溶體在形核時(shí)需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏，此外還需要成分(濃度）起伏。為此，固溶 體合金的形核地點(diǎn)就是那些結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、成分起伏都能滿足要求的地方。結(jié)晶時(shí)過(guò)冷度越大，臨 界晶核半徑越小，需要的能量起伏越小，同時(shí)結(jié)晶出來(lái)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?？梢?jiàn)，過(guò)冷度越大，固溶體合金越容易獲得細(xì)小的晶粒組織。固溶體合金的結(jié)晶和純金屬不 同，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
①固溶體合金結(jié)晶時(shí)所結(jié)晶出的固相成分與液相的成分不同，即呈現(xiàn)所謂異分結(jié)晶現(xiàn)象；
②固溶體合金的結(jié)晶在一定的溫度范圍內(nèi)完成，在每一溫度下，固溶體合金只能結(jié)晶出一定數(shù)量的 固相。隨著溫度的降低，固相的數(shù)量增加，同時(shí)固相的成分和液相的成分分別沿著固相線和液相線連續(xù)地 改變，結(jié)晶完畢時(shí)，固相的成分與原合金的成分相同。
由此可見(jiàn)。固溶體合金在結(jié)晶時(shí)，溶質(zhì)與溶劑原子必然要發(fā)生相互擴(kuò)散進(jìn)行重新分配。
2.金相切割機(jī)杠桿定律
在二元合金狀態(tài)圖的兩相區(qū)內(nèi)，可用杠桿定律來(lái)確定某一成分合金在某一溫度時(shí)兩平衡相的成分及 相對(duì)質(zhì)量。
(1)確定平衡相成分
確定兩平衡相的成分，如圖2 - 12所示，含Xwt%Ni的Cu-Ni合金在溫度i時(shí)，其溫度線與液相線交 于a，與固相線交于6。a和6在成分軸上的投影x,和x2,分別表示該合金在溫度r時(shí)液相L和固相a中 的鎳含量。
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(2)金相切割機(jī)確定平衡相質(zhì)量
確定兩平衡相的相對(duì)質(zhì)量，設(shè)合金總質(zhì)量為Q，在溫度/時(shí)，液相質(zhì)量為Qu固相質(zhì)量為Q。
3.金相切割機(jī)固溶體合金的不平衡結(jié)晶
固溶體合金發(fā)生不平衡結(jié)晶時(shí)由于冷速較快，先后從液相中結(jié)晶出成分不同的固相，不能充分?jǐn)U散均 勻，結(jié)果使每個(gè)晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分很不均勻。先結(jié)晶的含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶的含低熔點(diǎn)組元較 多，這種在一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析。由于固溶體晶體通常呈樹(shù)枝狀，使枝干和 枝間的化學(xué)成分不同，所以又稱為枝晶偏析。
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