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3.鑄態(tài)銅合金的性能特征
由于鑄態(tài)銅合金組織偏離平衡態(tài),因此其性能表現(xiàn)如下特征。
①若枝晶偏析使組織中出現(xiàn)非平衡脆性相[如 Cu-Sn-P合金中出現(xiàn)的非平衡(a+8)共析體及Cu3P相],則合金塑性降低明顯,特別是枝晶網(wǎng)胞間生成連續(xù)的粗大脆性化合物。
②枝晶芯部與同胞間化學(xué)成分不同,可形成濃度差電池,降低材料的電化學(xué)腐蝕抗網(wǎng)狀殼層時(shí),合金塑性將急劇下降。
③鑄錠加工變形時(shí),具有不同化學(xué)成分的各顯區(qū)域拉長并形成帶狀組織,導(dǎo)致材料力。當(dāng)出現(xiàn)非平衡第二相時(shí)一般亦降低抗蝕性。各向異性以及增加晶間斷裂的傾向(如層狀斷口)。
④固相線溫度下移,使工藝過程的一些參數(shù)難以掌握,如熱變形前的加熱溫度不能超過因非平衡凝固固相線下移導(dǎo)致的 固相點(diǎn)溫度,以免造成過燒現(xiàn)象。
一包晶系相圖和某合金凝固時(shí)可能的非平衡固相線軌跡。與勻晶系合金類似,a1-a4表示x合金凝固時(shí)固相(a)平均成分的走向,即非平衡固相線。x合金按平衡態(tài)凝固時(shí),固相點(diǎn)溫度應(yīng)為T3,凝固完畢應(yīng)為a單相
固溶體晶粒。但在非平衡凝固的情況下,x合紫銅止水片Cu30Ni合金鑄造顯金冷至T4溫度時(shí),剩余的液相L4將與部分固相a4發(fā)生包晶反應(yīng),即a4+L4→B,完成 的凝固過程,因此該合金的 凝固溫度為T4,并產(chǎn)生了一種通過包晶反應(yīng)而得到的新相B。此種B相為非平衡相,因?yàn)榘雌胶鈶B(tài),該相在x合金中是不存在的。一共晶系相圖和某合金凝固時(shí)可能的非平衡固相線軌跡。x合金凝固過程與上面兩個(gè)系列合金類似,a1-a表示x合金凝固時(shí)固相平均成分的走向。按平衡態(tài)凝固x合金的固相點(diǎn)溫度將為T3,凝固后合金組織為a單相固溶體晶粒。但在實(shí)際的非平衡凝固條件下,紫銅止水片在T溫度時(shí),剩余液相(L。)將發(fā)生共晶反應(yīng)即L?！鷄+,生成平衡態(tài)下不存在的非平衡共晶。
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Cu10Zm合金的鑄態(tài)組織,該合金為a單相固溶體,枝晶干富銅,枝晶間富鋅。當(dāng)CuZn合金中鋅含量達(dá)30%-32%時(shí),則因非平衡凝固會(huì)導(dǎo)致枝晶間出現(xiàn)少量B相(包晶反應(yīng)所得)。紫銅止水片Cu7A合金及Cu6.55n0.1P合金鑄態(tài)組織。從圖2-18(a)可知,平衡態(tài)為單相a固溶體的Cu7A合金,在鑄態(tài)下,基體為具有枝晶偏析的a固溶體,枝晶間出現(xiàn)非平衡的少量(a+Y2)共析產(chǎn)物。這種共析體是因非平衡結(jié)晶時(shí)生產(chǎn)了非平衡共晶(a+B),其中的β相再發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所致。Cu6.55m0.1P合金在平衡態(tài)亦應(yīng)為單相的a固溶體,但在鑄錠時(shí)非平衡凝固的條件下,基體a具有較嚴(yán)重的枝晶偏析枝晶間富錫和磷,在一定情況下可能在枝間出現(xiàn)(a+8)共析體及Cu3P化合物(可視為++Cu3P三相低熔共晶)CuAl系合金中,當(dāng)含鋁量超過7%時(shí)會(huì)出現(xiàn)β相。在降至一定溫度時(shí),B相會(huì)發(fā)生共析分解,生成a+y2共析體。含鋁較高的圖2-17Cu-10Zn合金鑄態(tài)組織120合金,凝固時(shí)亦會(huì)首先生成B晶粒,溫度進(jìn)步降低時(shí),將從B相基體中析出具有魏氏組織特征的a相。
