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金相切割機勻晶相圖和合金的結晶
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| 發(fā)布時間：2019-01-26 閱讀：272次 |
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金相切割機組成二元合金的兩組元不但在液態(tài)時無限互溶，而且在固態(tài)時也呈無限互溶形成的相圖，稱為勻晶相 圖。例如Cu-Ni，Au-Ag、FeNi和FV
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金相切割機組成二元合金的兩組元不但在液態(tài)時無限互溶，而且在固態(tài)時也呈無限互溶形成的相圖，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 單相區(qū)(液相L,固相a)和一個雙相區(qū)(液、固相共存區(qū))。它是最簡單的基本相圖之一。但在所有的二元合金 系相圖中均包含勻晶相圖部分。相應的結晶過程也稱勻晶轉變。現(xiàn)以Cu~Ni合金相圖為例進行分析。恒儀硬度計&金相制樣設備 http://m.142023.com
1.金相切割機固溶體合金的平衡結晶過程
平衡結晶是指合金在極緩慢冷卻條件下進行結晶的過程。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，即將開始從合金中結晶出a固溶體，根據(jù)在恒 溫條件下平衡相成分的確定方法，可知此時液相和固相的成分為L,和^。ai中的鎳的含量超過了合金I 的鎳含量。運用杠桿定律，求出的含量為零，說明在溫度~時，結晶即將開始，實際固相a,尚未形成。 當溫度緩冷至溫度時，有一定數(shù)量的a固溶體結晶出來，此時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晶過程分析
為了達到這種平衡，在溫度緩慢地下降過程中，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，除了在《溫度直接從液相中結晶出的a2外，原有的ai相也必須改變?yōu)?與m相同的成分;同時，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。當冷卻到溫度時，最后一滴液體消失，結晶終了，得到鎳為30wt%的固溶體。
固溶體合金的結晶過程同純金屬的相同，也是一個形核和長大的過程，其中形核可以以均勻形核或非 均勻形核方式進行。固溶體在形核時需要結構起伏和能量起伏，此外還需要成分(濃度）起伏。為此，固溶 體合金的形核地點就是那些結構起伏、能量起伏、成分起伏都能滿足要求的地方。結晶時過冷度越大，臨 界晶核半徑越小，需要的能量起伏越小，同時結晶出來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?，過冷度越大，固溶體合金越容易獲得細小的晶粒組織。固溶體合金的結晶和純金屬不 同，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
①固溶體合金結晶時所結晶出的固相成分與液相的成分不同，即呈現(xiàn)所謂異分結晶現(xiàn)象；
②固溶體合金的結晶在一定的溫度范圍內完成，在每一溫度下，固溶體合金只能結晶出一定數(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，結晶完畢時，固相的成分與原合金的成分相同。
由此可見。固溶體合金在結晶時，溶質與溶劑原子必然要發(fā)生相互擴散進行重新分配。
2.金相切割機杠桿定律
在二元合金狀態(tài)圖的兩相區(qū)內，可用杠桿定律來確定某一成分合金在某一溫度時兩平衡相的成分及 相對質量。
(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，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時液相L和固相a中 的鎳含量。
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(2)金相切割機確定平衡相質量
確定兩平衡相的相對質量，設合金總質量為Q，在溫度/時，液相質量為Qu固相質量為Q。
3.金相切割機固溶體合金的不平衡結晶
固溶體合金發(fā)生不平衡結晶時由于冷速較快，先后從液相中結晶出成分不同的固相，不能充分擴散均 勻，結果使每個晶粒內部的化學成分很不均勻。先結晶的含高熔點組元較多，后結晶的含低熔點組元較 多，這種在一個晶粒內部化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內偏析。由于固溶體晶體通常呈樹枝狀，使枝干和 枝間的化學成分不同，所以又稱為枝晶偏析。
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