共晶焊接为什么在恒温
① 共晶反应的特点
发生共晶反应来时有三相共存,自它们各自的成分是确定的,反应在恒温下平衡地进行。
最简单的共晶反应是在二元合金系统中,具有共晶成分的液体L,在共晶温度下同时凝固形成两固体相α和β共晶组织。通常用公式L→a+β表示。在此共晶反应温度下,出现L、α及β三相共存。以此方式凝固的合金为共晶合金。偏离共晶成分的合金组织为亚共晶或过共晶。
发生共晶反应的合金的结晶
Pb-Sn合金相图中有三种相
Pb与Sn形成的液溶体L相
Sn溶于Pb中的有限固溶体α相
Pb溶于Sn中的有限固溶体β相
相图中有三个单相区:L、α、β
三个双相区:L+α、L+β、α+β
一条L+α+β的三相共存线(水平线cde)。这种相图称为共晶相图。
(Al-Si、Ag-Cu合金也具有共晶相图。)
② 共晶转变是不是恒温转变
是恒温
③ 发生共晶反应时为什么结晶温度没有变 就像铁含碳量在2.11%~6069%时的共晶反应。
共晶系合复金都会发生共晶制反应,以典型的共晶反应合金Pb-Sn为例,共晶反应式 L——>α+β。根据相律,对于二元系系统,三相平衡共存时系统的自由度f=0,因此,这种反应必在恒温下进行,而且反应过程中三个相的成分也不变。
因此,自由度f=0,必然是反应在恒温下发生,在降温过程中,凝固点也就是恒温点,也即,终止的凝固点在同一温度。
④ 纯金属的结晶为什么是在恒温下进行
主要是为了得到确定的晶型.温度不同金属在结晶是的凝聚态不同
⑤ 共晶合金凝固需要过冷度吗
所有凝固过程都需要过冷度,从热力学角度来看,纯金属凝固也是在恒温条件下进行的。版
低速定向权凝固过程中包括成分过冷和曲率过冷两项。如果您对这个问题感兴趣的话可以参考共晶凝固经典理论-JH模型,Lamellar and Rod Eutectic Growth,请搜索网络文库,具体网址不让发
⑥ 共晶转变是在恒温下进行的,对还是错
对
共晶成分的液相在共晶温度下同时析出两个固相,凝固过程是等温的。
请回顾一下热力回学中化答学势的概念。化学势就是自由能对成分的偏导,可以想象化学势是表征合金成分变化的趋势。简单地说化学势是表征原子向外输送的能力。
在共晶点情况下,C成分的a相、e成分的b相以及d成分的液相,三相的化学势相等,成为共晶平衡。
⑦ 纯金属的结晶为什么是在恒温下进行
纯金属结晶是在某个温度下进行;而合金结晶是在某个温度范围进行。
纯金属结晶是物质由液态→固态的过程称为凝固,由于液态金属凝固后一般都为晶体,所以液态金属→固态金属的过程也称为结晶。
液态金属的结构:经研究发现在略高于熔点时,液态金属的结构具有以下特点: 1) 是近程有序远程无序结构; 2) 存在着能量起伏和结构起伏。
结晶过程的宏观现象:研究液态金属结晶的最常用、最简单的方法是热分析法。它是将金属放入坩埚中,加热熔化后切断电源,用热电偶测量液态金属的温度与时间的关系曲线,该曲线称为冷却曲线或热分析曲线,见图1.26。由该曲线可以看出,液态金属的结晶存在着两个重要的宏观。
1、过冷现象
实际结晶温度T总是低于理论结晶温度Tm的现象,称为过冷现象,它们的温度差称为过冷度,用△T表示,,纯金属结晶时的△T大小与其本性、纯度和冷却速度等有关。实验发现液态金属的纯度低△T小,冷却速度慢,△T小,反之相反。
2、结晶过程伴随潜热释放
由纯金属的冷却曲线可以看出它是在恒温下结晶,即随时间的延长液态金属的温度不降低,这是因为在结晶时液态金属放出结晶潜热,补偿了液态金属向外界散失的热量,从而维持在恒温下结晶。当结晶结束时其温度随时间的延长继续降低。
金属结晶的微观基本过程:由于金属是不透明的,所以无法直接观察到其结晶的微观过程,但通过对透明有机物结晶过程的观察,发现金属结晶的微观过程,就是原子由液态的短程有序逐渐向固态的长程有序转变的过程。
当液态金属过冷到其Tm以下时,它的尺寸最大的短程有序的原子集团,通过结晶潜热的释放排列成长程有序的小晶体,该小晶体称为晶核,该过程称为形核。晶核一旦形成就可不断地长大,同时其它尺寸较大的短程有序的原子集团又可形成新的晶核。因此纯金属的结晶过程是晶核不断的形成和长大的交替重叠进行的过程。所以结晶后为多晶体,如在结晶时控制好只让一个晶核形成和长大就可得到单晶体。
金属结晶的热力学条件:
由热力学第二定律可知,物质遵循能量最小原理,即物质总是自发地向着能量降低的方向转化。在等压条件下液、固态金属的自由能与温度的关系曲线,都是单调减上凸曲线,并且两者斜率不同,由热力学表达式可知液相的斜率大于固相,因为液态时原子排列的混乱程转度大,S液>S固,两曲线交点的温度为金属的理论结晶温度即熔点。这时液、固两相的自由能相等,液、固两相处于动态平衡状态,两相可以长期共存。①当T=Tm时,G液=G固,两相共存;②当T>Tm时,G液G固,金属结晶成固体,而△G=G固-G液<0,为结晶的驱动力,由此可知过冷是结晶的必要条件,△T越大,结晶驱动力越大,结晶速度越快。