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