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由于先后凝固的固相在成分上的差異,不同成分固相受侵蝕程度將不同,因而在我們觀察合金的顯組織時就會觀察到典型的枝晶組織,枝晶臂的成分與枝晶同胞間的成分(B組元含量高)不同,因而顯示出不同的顏色。這種因非平衡凝固(結(jié)晶)導(dǎo)致的晶粒內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱晶內(nèi)偏析或枝晶偏析。紫銅止水片Cu-Ni合金鑄造后的顯組織,白色枝干含鎳較高,周圍黑色部分含銅較高,但均為銅鎳a固溶體。一包晶系相圖和某合金凝固時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,固相點溫度應(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,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,因為按平衡態(tài),該相在x合金中是不存在的。
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,合金塑性將急劇下降。
③鑄錠加工變形時,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 固相點溫度,以免造成過燒現(xiàn)象。
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