相图与合金在平衡状态下的性能之间有一定的联系。图3.30所示为各类合金相图与合金力学性能及物理性能之间的关系。对于匀晶系合金而言,合金的性能与溶质的溶入量有关,溶质的溶入量越多,晶格畸变越大,合金的强度和硬度越高。若A、B两组元的强度大致相同,则合金的最高强度点应约在溶质浓度50%之处;若B组元的强度明显高于A组元,则其强度的最大值偏向B组元一侧。合金塑性的变化规律与上述规律相反,合金的塑性值随着溶质浓度的增加而降低。
图3.30 合金的使用性能与相图的关系示意图(www.daowen.com)
固溶体的电导率随着溶质的增加而下降。这是由于随着溶质浓度的增加,晶格畸变增大,从而增加了合金中自由电子运动的阻力。同理可以推测,热导率随合金成分的变化规律与电导率相同,而电阻的变化却与之相反。工业上常采用Ni成分为 50%的 Cu-Ni合金作为制造加热元件、测量仪表及可变电阻器的材料。
共晶相图的端部均为固溶体,其成分与性能之间的关系同上。相图的中间部分为两相混合物,在平衡状态下,当两相的大小和分布都比较均匀时,合金的性能大致是两相性能的算术平均值。例如硬度:HB=α%·HBα+β%·HBβ,即合金的力学性能和物理性能与成分之间的关系呈直线变化。
对组织较为敏感的某些性能(如强度、硬度等)与组成相或组织组成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密,其强度和硬度将偏离直线而出现峰值,如图3.30(b)、(c)中的虚线所示。具有包晶转变与共析转变的合金系也会形成两相混合物,其组织与性能的关系也具有上述规律;当形成化合物时,则在性能与成分曲线上的化合物成分处出现尖锐的极大值或极小值,如图3.30(c)所示。
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