第三章-二元相圖和合金的凝固課件

11§3.1二元相圖的建立一、相圖的表示方法對(duì)二元合金來(lái)說(shuō)，通常用橫坐標(biāo)表示成分，縱坐標(biāo)表示溫度。坐標(biāo)平面上的任一點(diǎn)稱為表象點(diǎn)，表示合金的成分和溫度11§3.1二元相圖的建立一、相圖的表示方法122二、相圖的建立通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定：先配制一系列成分不同的合金，然后測(cè)定這些合金的相變臨界點(diǎn)，最后把這些點(diǎn)標(biāo)在溫度—成分坐標(biāo)圖上，把各相同意義的點(diǎn)連結(jié)成線，這些線就在坐標(biāo)圖上劃分出一些區(qū)域，即相區(qū)，將各相區(qū)所存在的相的名稱標(biāo)出，相圖的建立工作即告完成。測(cè)定臨界點(diǎn)方法：熱分析法、膨脹法、電阻法、x射線結(jié)構(gòu)分析法等。熱分析法測(cè)定二元合金相圖：1）配制一系列不同成分的合金，測(cè)出從液態(tài)到室溫的冷卻曲線。2）將臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度—成分坐標(biāo)圖中，再將相同意義的點(diǎn)連接起來(lái)。3）標(biāo)注相區(qū)。22二、相圖的建立233液相線：表示合金結(jié)晶開始的溫度或加熱過(guò)程中熔化終了的溫度；固相線：表示合金結(jié)晶終了的溫度或在加熱過(guò)程中開始熔化的溫度單相固溶體用α表示。α+L33液相線：表示合金結(jié)晶開始的溫度或加熱過(guò)程中熔化終了的溫度344三、相律及杠桿定律（分析相圖的兩個(gè)重要依據(jù)）相律：說(shuō)明合金在平衡結(jié)晶過(guò)程中溫度和相成分的變化；杠桿定律：定量給出結(jié)晶過(guò)程中兩相相對(duì)量的變化，最后形成的組織中兩相的相對(duì)量以及組織的相對(duì)量。1、相律及其應(yīng)用相律：表示在平衡條件下，系統(tǒng)的自由度數(shù)、組元數(shù)和相數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)的壓力為常數(shù)時(shí)：f=c-p+1f為自由度數(shù)，c為組元數(shù)，p為相數(shù)自由度數(shù)：結(jié)晶過(guò)程中保持相數(shù)不變的平衡條件下，影響狀態(tài)的內(nèi)、外部因素中可以獨(dú)立發(fā)生變動(dòng)的數(shù)目。溫度和成分44三、相律及杠桿定律（分析相圖的兩個(gè)重要依據(jù)）455純金屬自由度數(shù)最多1個(gè)（成分固定）；二元合金自由度數(shù)最多2個(gè)（成分的獨(dú)立變量只有一個(gè)）；三元合金自由度數(shù)最多3個(gè)（成分的獨(dú)立變量有兩個(gè)）；應(yīng)用：（1）、確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)

f最小為0，即f=c-p+1=0→p=c+1純金屬中最多相數(shù)為2，二元合金中最多相數(shù)為3，依次類推（2）、解釋純金屬與二元合金的差別純金屬（c=1）結(jié)晶時(shí)兩相平衡（p=2）→f=0，恒溫二元合金（c=2）兩相平衡（p=2）→f=1，一個(gè)變量，反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；三相平衡（p=3）→f=0，恒溫、成分固定，相圖中是一條恒溫線55純金屬自由度數(shù)最多1個(gè)（成分固定）；5662、杠桿定律定量確定兩相共存狀態(tài)下兩相的相對(duì)量，以Cu-Ni合金為例：在T1溫度下，成分x的合金處于L+α兩相共存狀態(tài)，設(shè)液相的量為，固相量為，合金總量為：Ni在合金中的總量等于在L和α兩相中的量之和：圖3.3杠桿定理的說(shuō)明662、杠桿定律圖3.3杠桿定理的說(shuō)明677以合金成分o為支點(diǎn)以L相成分a為支點(diǎn)以α相成分b為支點(diǎn)aobaobaob在二元系合金中，杠桿定律只適用于兩相平衡區(qū)77以合金成分o為支點(diǎn)以L相成分a為支點(diǎn)以α相成分b為支點(diǎn)a788例題：有一成分為0.5B的合金，平衡結(jié)晶到某一溫度時(shí)，液相中含有0.4B，固相中含有0.8B，此時(shí)固、液相各占多少分?jǐn)?shù)？88例題：有一成分為0.5B的合金，平衡結(jié)晶到某一溫度時(shí)，液899§3.2二元?jiǎng)蚓鄨D及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖：兩組元在液態(tài)、固態(tài)都無(wú)限溶解，形成固溶體。例如：Cu-Ni、Ag-Au、Cr-Mo、Cd-Mg、Fe-Ni、Mo-W等勻晶轉(zhuǎn)變：合金結(jié)晶時(shí)都是從液相中結(jié)晶出單相固溶體。一、相圖分析以Cu-Ni相圖為例：液相線固相線相區(qū)99§3.2二元?jiǎng)蚓鄨D及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖：兩組元在液91010二、固溶體合金的平衡結(jié)晶過(guò)程以Cu-0.3Ni為例Cu-0.3Ni合金的冷卻曲線1010二、固溶體合金的平衡結(jié)晶過(guò)程Cu-0.3Ni合金的冷101111固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬相同點(diǎn)：液態(tài)合金成分：宏觀平均成分，微觀角度，微小原子集團(tuán)偏離平均成分，成分、大小、位置變化不定①形核的結(jié)構(gòu)條件要滿足結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏和成分起伏三個(gè)。②熱力學(xué)條件：ΔT↑rK↓，ΔGK↓，固相與母相成分越接近，N↑，晶?！坌魏朔绞舰軇蚓Ш辖鹪谑覝叵碌慕M織為單相固溶體圖3.6固溶體合金平衡結(jié)晶時(shí)組織變化示意圖1111固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬相同點(diǎn)：圖3.6固溶體111212固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬不同點(diǎn)：①異分結(jié)晶（選擇結(jié)晶）：結(jié)晶出的晶體與母相的化學(xué)成分不同。同分結(jié)晶：純金屬結(jié)晶晶體與母相的化學(xué)成分完全一樣。異分結(jié)晶→溶質(zhì)原子重新分配平衡分配系數(shù)：一定溫度下，固液兩平衡相中溶質(zhì)濃度之比，即假定液相線和固相線為直線，則為常數(shù)。c↑→相線↓，<1，↓ΔC↑c(diǎn)↑→相線↑，>1，↑ΔC↑反映重新分配的強(qiáng)烈程度1212固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬不同點(diǎn)：121313②結(jié)晶需要一定的溫度范圍溫度范圍內(nèi)的每一溫度下只能結(jié)晶出一定數(shù)量的固相Cu-0.3Ni合金的冷卻曲線1313②結(jié)晶需要一定的溫度范圍Cu-0.3Ni合金的冷卻曲131414結(jié)晶過(guò)程中，溶質(zhì)原子重新分配一直在進(jìn)行原子擴(kuò)散合金成分C0溫度T1，液相成分C1，固相成分k0C1溫度T2，液相成分C2，固相成分k0C2C0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2濃度梯度圖3.8固溶體合金的平衡結(jié)晶溶質(zhì)濃度1414結(jié)晶過(guò)程中，溶質(zhì)原子重新分配一直在進(jìn)行原子擴(kuò)141515溫度T1的結(jié)晶過(guò)程:界面區(qū)域濃度梯度→原子擴(kuò)散→C1↓C0′（非平衡X）晶體長(zhǎng)大→C1平衡重新建立→濃度梯度→原子擴(kuò)散→進(jìn)一步長(zhǎng)大→重復(fù)進(jìn)行C0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2aLk0C1C0C1溶質(zhì)濃度aLk0C1C0’溶質(zhì)濃度aLk0C1C1溶質(zhì)濃度C0’aLk0C1C1溶質(zhì)濃度（a）（b）（c）（d）1515溫度T1的結(jié)晶過(guò)程:C0溫LaL+aC1C2k0C1151616溫度T2的結(jié)晶過(guò)程:界面區(qū)域濃度梯度→原子擴(kuò)散→C改變（非平衡X）晶體長(zhǎng)大→平衡重新建立→濃度梯度→原子擴(kuò)散→進(jìn)一步長(zhǎng)大→重復(fù)進(jìn)行aLk0C2C2溶質(zhì)濃度caLk0C2C1溶質(zhì)濃度C2k0C1aLk0C2溶質(zhì)濃度C2bC0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2aT31616溫度T2的結(jié)晶過(guò)程:aLk0C2C2溶質(zhì)濃度caLk161717固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程：固相成核相內(nèi)濃度梯度相內(nèi)擴(kuò)散界面濃度不平衡晶體長(zhǎng)大重新建立平衡固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程原子的擴(kuò)散過(guò)程液相和固相均勻一致原子的擴(kuò)散進(jìn)行完全緩慢冷卻冷卻速度大相內(nèi)成分不均勻偏離平衡結(jié)晶條件（不平衡結(jié)晶）1717固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程：171818三、固溶體合金的不平衡結(jié)晶條件：液相完全均勻化，而固相內(nèi)卻來(lái)不及進(jìn)行擴(kuò)散。平衡：t1:t2:t3:不平衡t1:t2:t3:t4:固相平均成分線↑←冷卻速度↑圖3.11勻晶系合金的不平衡結(jié)晶1818三、固溶體合金的不平衡結(jié)晶圖3.11勻晶系合金的不181919晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。（枝晶偏析）圖3.12固溶體在不平衡結(jié)晶時(shí)的組織變化示意圖1919晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。（枝晶偏析）192020影響晶內(nèi)偏析的因素：1）分配系數(shù)k0

當(dāng)k01時(shí)，k0值越小，則偏析越大；當(dāng)k01時(shí)，k0越大，偏析也越大。

2）溶質(zhì)原子的擴(kuò)散能力

結(jié)晶的溫度較高，溶質(zhì)原子擴(kuò)散能力大，則偏析程度較小；反之，則偏析程度較大。

3）冷卻速度

冷卻速度越大，晶內(nèi)偏析程度越嚴(yán)重。（一般情況）小鑄件冷卻速度極快，過(guò)冷度很大，到t3才開始結(jié)晶成分均勻嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析→機(jī)械性能↓，抗蝕能力↓消除晶內(nèi)偏析：擴(kuò)散退火或均勻退火。高溫，長(zhǎng)時(shí)間保溫，緩冷2020影響晶內(nèi)偏析的因素：202121四、區(qū)域偏析和區(qū)域提純1、區(qū)域偏析（宏觀偏析）：大范圍內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象液相擴(kuò)散、對(duì)流、攪拌，成分均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：圖3.15區(qū)域偏析的形成過(guò)程2121四、區(qū)域偏析和區(qū)域提純圖3.15區(qū)域偏析的形成過(guò)212222液相只有擴(kuò)散，成分不均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：2222液相只有擴(kuò)散，成分不均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：2223231）水平直線a：平衡結(jié)晶，相內(nèi)溶質(zhì)原子充分混合。2）曲線c：不平衡結(jié)晶，固相中無(wú)擴(kuò)散，液相中除了擴(kuò)散之外，沒(méi)有對(duì)流或攪拌，即液相中的溶質(zhì)原子混合很差3）曲線b：不平衡結(jié)晶，固相中無(wú)擴(kuò)散，液相成分可以借助擴(kuò)散、對(duì)流或攪拌等完全均勻化。4）曲線d：介于b與c情況之間。23231）水平直線a：平衡結(jié)晶，相2324242、區(qū)域提純依據(jù)區(qū)域偏析原理可以提純金屬。將雜質(zhì)富集的末端切去，然后再熔化，再順序凝固，金屬的純度就可不斷地得以提高。區(qū)域熔煉技術(shù)（區(qū)域提純）熔化區(qū)↓，效果↑k0↓，效果↑攪拌↑，效果↑24242、區(qū)域提純?nèi)刍瘏^(qū)↓，效果↑242525五、成分過(guò)冷及其對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響固溶體結(jié)晶→呈樹枝狀生長(zhǎng)，還有的呈胞狀生長(zhǎng)←成分過(guò)冷1、形成成分過(guò)冷的條件及其影響因素2525五、成分過(guò)冷及其對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響252626形成成分過(guò)冷臨界條件：G：實(shí)際溫度梯度，R：結(jié)晶速度，m：液相線斜率，D：液相中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，k0：分配系數(shù)。形成成分過(guò)冷的條件影響成分過(guò)冷的因素：G，R，C01）對(duì)于同種合金：溫度梯度G↓，成分過(guò)冷↑。2）對(duì)于不同的合金：k01時(shí)k0↓，k01時(shí)，k0↑，液相線越陡,D↓，成分過(guò)冷↑。2626形成成分過(guò)冷臨界條件：2627272、成分過(guò)冷對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響1）在溫度梯度G1下，界面呈平面狀生長(zhǎng)。2）在溫度梯度下G2，界面呈胞狀生長(zhǎng)。3）在溫度梯度G3下，晶體以樹枝狀的方式長(zhǎng)大。27272、成分過(guò)冷對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響2728282828282929§3.2二元共晶相圖及其合金的結(jié)晶二元共晶相圖：兩組元在液態(tài)時(shí)相互無(wú)限互溶，在固態(tài)時(shí)有限互溶，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成共晶組織的二元系相圖。例如：Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi等，F(xiàn)e-C、Al-Mg有共晶部分。共晶轉(zhuǎn)變：某一定化學(xué)成分的合金在一定溫度下，同時(shí)由液相中結(jié)晶出兩種不同成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的固相的過(guò)程。共晶反應(yīng)：共晶組織由兩相混合組成，即α+?2929§3.2二元共晶相圖及其合金的結(jié)晶二元共晶相圖：兩293030一、相圖分析液相線固相線溶解度曲線共晶反應(yīng)線共晶點(diǎn)共晶溫度共晶合金亞共晶合金過(guò)共晶合金相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)雙相區(qū)三相共存區(qū)3030一、相圖分析303131二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織1、成分小于M點(diǎn)的合金以Pb-0.1Sn為例（合金I）3131二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織313232T>1，L1—2，L+α2—3，α3—4，α+脫溶（二次結(jié)晶）次生相（二次相）成分在F和M之間的合金，α和的相對(duì)含量：32323233333333333434組織黑色基體為α相白色顆粒為3434組織3435352、共晶合金（合金II）w（Sn）=61.9%35352、共晶合金（合金II）w（Sn）=61.9%353636TE：<TE:α++?+（

α+?

）和的含量：TE3636TE3637373737373838組織：呈層片狀交替分布，黑色為α相，白色為?相共晶組織（α+?）3838組織：呈層片狀交替分布，黑色為α相，白色為?相383939共晶組織的形成：結(jié)晶過(guò)程形核領(lǐng)先相以α為例→界面富錫→?析出→界面富鉛長(zhǎng)大兩相交替形核和長(zhǎng)大，構(gòu)成共晶組織.α片與α片，?片與?片分別互相聯(lián)系，不需要反復(fù)形核，可能一“搭橋”方式形成。3939共晶組織的形成：3940404040404141影響共晶組織形態(tài)的因素：兩個(gè)組成相的本質(zhì)是其形態(tài)的決定性因素。金屬-金屬型：大多為層片狀或棒狀金屬-非金屬型：表現(xiàn)為針片狀或骨骼狀等。4141影響共晶組織形態(tài)的因素：兩個(gè)組成相的本質(zhì)是其形態(tài)的決4142423、亞共晶合金成分在ME之間（合金Шw（Sn）=50%）42423、亞共晶合金成分在ME之間（合金Шw（Sn）=5424343>1：L;1—2：L+α；2（TE）：兩相的成分分別達(dá)到M點(diǎn)和E點(diǎn)兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：共晶反應(yīng)前α初晶又稱先共晶相（α

先）。TE:α

先+α+?<2:(α

先+）+（α+?）TE4343>1：L;1—2：L+α；2（TE）：兩相的成分分4344444444444545暗黑色樹枝狀晶為先共晶α相，其中的白色顆粒為析出的黑白相間分布的為共晶組織4545暗黑色樹枝狀晶為先共晶α相，其中的白色顆粒為析出的4546464、過(guò)共晶合金成分在EN之間（合金Ⅳw（Sn）=70%）46464、過(guò)共晶合金成分在EN之間（合金Ⅳw（Sn）=7464747>1:L;1—2：L+?；2:?先+α+?<2:(?先+）+（α+?）TE4747>1:L;1—2：L+?；2:474848亮白色樹枝狀晶為先共晶?相，其中的黑色顆粒為析出的黑白相間分布的為共晶組織4848亮白色樹枝狀晶為先共晶?相，其中的黑色顆粒為析出的484949小結(jié)：1）F-G點(diǎn)間合金：+，相的大小、數(shù)量和分布狀況發(fā)生很大變化；F-M點(diǎn)間合金：+II；N-G點(diǎn)間合金：+II。2）M-E點(diǎn)間亞共晶合金：+II+共晶組織（+）；E點(diǎn)共晶合金：共晶組織（+）；E-N點(diǎn)間過(guò)共晶合金：+II+共晶組織（+）3）、、II、II及（+）在顯微組織中均能清楚地區(qū)分開，是組成顯微組織的獨(dú)立部分，稱之為組織組成物。從相的本質(zhì)看，它們都是由和兩相所組成，所以、兩相稱為合金的相組成物。4949小結(jié)：4950505050505151合金組織組成物與相組成物的相對(duì)含量都可以用杠桿定律來(lái)計(jì)算例如：含錫量為30％的亞共晶合金在183℃共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，先共晶相和共晶組織(+)的含量分別為？相組成物相和相的含量分別為？5151合金組織組成物與相組成物的相對(duì)含量都可以用杠桿定律來(lái)515252三、不平衡結(jié)晶及組織冷卻速度快→擴(kuò)散不充分→偏離平衡狀態(tài)1、偽共晶由非共晶成分的合金經(jīng)不平衡結(jié)晶得到共晶組織.偽共晶區(qū)：形成全部共晶組織的成分和溫度范圍。當(dāng)液態(tài)合金過(guò)冷到兩條液相線的延長(zhǎng)線所包圍的影線區(qū)時(shí)，就可得到共晶組織理論偽共晶區(qū)5252三、不平衡結(jié)晶及組織525353實(shí)際偽共晶區(qū)：①對(duì)稱地?cái)U(kuò)大：金屬-金屬型共晶②歪斜地?cái)U(kuò)大：金屬-非金屬型共晶偽共晶區(qū)的形狀兩相單獨(dú)生長(zhǎng)的長(zhǎng)大速度與過(guò)冷度的關(guān)系。差別不大→對(duì)稱擴(kuò)大；差別很大（一個(gè)相的長(zhǎng)大速度隨過(guò)冷度的增加下降很快→生長(zhǎng)被抑制）→偏向該相一邊

晶體結(jié)構(gòu)界面性質(zhì)5353實(shí)際偽共晶區(qū)：①對(duì)稱地?cái)U(kuò)大：金屬-金屬型共晶晶體結(jié)構(gòu)535454Al-Si合金：共晶合金→快冷→亞共晶組織5454Al-Si合金：5455552、離異共晶在先共晶相數(shù)量較多而共晶組織甚少的情況下，有時(shí)共晶組織中與先共晶相相同的那一相，會(huì)依附于先共晶相上生長(zhǎng)，剩下的另一相則單獨(dú)存在于晶界處，從而使共晶組織的特征消失，這種兩相分離的共晶稱為離異共晶。平衡結(jié)晶（Ⅰ）：越靠近M（或N點(diǎn)）→離異共晶↑不平衡結(jié)晶（Ⅱ）：M點(diǎn)以左或N點(diǎn)以右55552、離異共晶在先共晶相數(shù)量較多而共晶組織甚少的情況下555656離異共晶組織具有不良影響不平衡結(jié)晶產(chǎn)生的，經(jīng)均勻化退火后可變?yōu)槠胶鈶B(tài)的固溶體組織。5656離異共晶組織5657§3.4包晶相圖及其合金的結(jié)晶包晶相圖:兩組元在液態(tài)相互無(wú)限互溶、在固態(tài)相互有限溶解，并發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的二元合全系相圖。例如：Pt-Ag、Sn-Sb、Cu-Sn、Cu-Zn等。包晶轉(zhuǎn)變（包晶反應(yīng)）：在一定溫度下，一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另一個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程。57TD57§3.4包晶相圖及其合金的結(jié)晶包晶相圖:兩組元在液態(tài)相5758一、相圖分析液相線固相線溶解度曲線包晶反應(yīng)線包晶點(diǎn)包晶溫度相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)雙相區(qū)三相共存區(qū)5858一、相圖分析585859二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織1、w（Ag）=42.4%的Pt-Ag合金（合金Ⅰ）成分為D點(diǎn)>1:L1-D:L+αTD<TD:?+次生相TD59二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織TD59606060612、成分在P-D之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅱ）>1:L1-2:L+αTD反應(yīng)結(jié)束，α過(guò)剩<2:++II+IITD612、成分在P-D之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅱ）TD61626262633、成分在D-C之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅲ）>1:L1-2:L+αTD反應(yīng)結(jié)束，L過(guò)剩2-3：L→?3-4:?<4:+IITD633、成分在D-C之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅲ）TD6364646465設(shè)wAg20%的合金II進(jìn)行包晶轉(zhuǎn)變時(shí)，L和的相對(duì)含量？包晶轉(zhuǎn)變過(guò)程中需要多少？包晶轉(zhuǎn)變生成多少？剩余多少？65設(shè)wAg20%的合金II6566三、不平衡結(jié)晶過(guò)程及組織包晶轉(zhuǎn)變十分緩慢，在實(shí)際生產(chǎn)條件下，冷卻速度快，包晶轉(zhuǎn)變將被抑制，剩余的液體在低于包晶轉(zhuǎn)變溫度下，直接轉(zhuǎn)變?yōu)橄?。這樣一來(lái)，在平衡轉(zhuǎn)變時(shí)本來(lái)不存在的相就被保留下來(lái)，同時(shí)相的成分也很不均勻。包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不能充分進(jìn)行而產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。溫度足夠高，擴(kuò)散足夠快，包晶反應(yīng)有可能徹底完成。不平衡組織：①本來(lái)不存在的相就被保留下來(lái)②P點(diǎn)左側(cè)的合金，在不平衡條件下，發(fā)生包晶反應(yīng)，形成不應(yīng)出現(xiàn)的相消除不平衡組織：長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散退火66三、不平衡結(jié)晶過(guò)程及組織6667四、包晶轉(zhuǎn)變的實(shí)際應(yīng)用包晶轉(zhuǎn)變的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：1）包晶轉(zhuǎn)變的形成相依附在初晶相上形成；2）包晶轉(zhuǎn)變的不完全性。應(yīng)用：1）在軸承合金中的應(yīng)用；2）包晶轉(zhuǎn)變的細(xì)化晶粒作用。67四、包晶轉(zhuǎn)變的實(shí)際應(yīng)用6768§3.5其他類型的二元合金相圖一、組元間形成化合物的相圖1、形成穩(wěn)定化合物的相圖68§3.5其他類型的二元合金相圖一、組元間形成化合物的相68692、形成不穩(wěn)定化合物的二元相圖692、形成不穩(wěn)定化合物的二元相圖6970二、具有固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元合金相圖1、共析轉(zhuǎn)變：一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外兩個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程。P+a+Fe3CIII70二、具有固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元合金相圖P+a+Fe3CIII70712、包析轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，兩個(gè)一定成分的固相相互作用，形成另一個(gè)一定成分的固相的過(guò)程。712、包析轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，兩個(gè)一定成分的固相相互作用，7172§3.7鑄錠的組織與缺陷一、鑄錠三晶區(qū)的形成表層細(xì)晶區(qū)、中間柱狀晶區(qū)、心部等軸晶區(qū)圖2-34鑄錠組織示意圖1-細(xì)晶區(qū)2-柱狀晶區(qū)3-等軸晶區(qū)72§3.7鑄錠的組織與缺陷一、鑄錠三晶區(qū)的形成圖2-3472731、細(xì)晶區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)的形核數(shù)目取決于下列因素：型壁的形核能力型壁所能達(dá)到的過(guò)冷度的大小：鑄型的表面溫度、熱傳導(dǎo)能力和澆注溫度等。2、柱狀晶區(qū)型壁溫度升高，結(jié)晶前沿過(guò)冷度很小，不能形核，利于長(zhǎng)大；垂直于型壁方向散熱最快，生長(zhǎng)沿散熱的反方向；生長(zhǎng)速度，一次晶軸最快，平行于散熱方向的一次晶軸最快鑄造織構(gòu)固相導(dǎo)熱性好，保持定向散熱，柱狀晶前沿沒(méi)有新形核的晶粒阻擋，形成穿晶組織。柱晶間界是雜質(zhì)、氣泡、縮孔較富集的地區(qū)，是鑄錠的脆弱結(jié)合面，簡(jiǎn)稱弱面。731、細(xì)晶區(qū)：733、中心等軸晶區(qū)鑄錠中心有晶核殘片，結(jié)晶前沿成分過(guò)冷增大，重新形核。中心溫度均勻，生長(zhǎng)方向一致，所以形成等軸晶。在等軸晶區(qū)中，各晶粒的取向不同，沒(méi)有方向性，沒(méi)有脆弱面，同時(shí)取向不同的晶粒彼此咬合，裂紋不易發(fā)展。顯微縮孔多，組織不致密。二、鑄錠組織的控制①有利于柱狀晶區(qū)發(fā)展的因素錠模的導(dǎo)熱能力要大高溫澆注、高速澆注高的熔化溫度②有利于等軸晶區(qū)發(fā)展的因素低溫、低速澆注降低熔化溫度變質(zhì)處理攪拌、振動(dòng)3、中心等軸晶區(qū)①有利于柱狀晶區(qū)發(fā)展的因素錠模的導(dǎo)熱能力74三、鑄錠缺陷集中縮孔分散縮孔（縮松）②氣孔③夾雜物外來(lái)夾雜物內(nèi)生夾雜物①縮孔三、鑄錠缺陷集中縮孔分散縮孔（縮松）②氣孔③夾雜物757676本章小結(jié)相圖，相律，杠桿定律相圖的類型勻晶相圖：液態(tài)和固態(tài)下均無(wú)限溶解；共晶相圖：液態(tài)無(wú)限溶解，固態(tài)有限溶解，有共晶反應(yīng)；包晶相圖：液態(tài)無(wú)限溶解，固態(tài)有限溶解，有包晶反應(yīng)；圖形特點(diǎn)：勻晶共晶包晶LαLLαα??7676本章小結(jié)LαLLαα??76反應(yīng)特點(diǎn)：勻晶轉(zhuǎn)變：L→α共晶轉(zhuǎn)變：L→α+?包晶轉(zhuǎn)變：L+α

→?固溶體平衡結(jié)晶與純金屬結(jié)晶的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)成分起伏異分結(jié)晶用相律說(shuō)明固溶體結(jié)晶需要一定的溫度范圍固溶體的不平衡結(jié)晶→枝晶偏析，區(qū)域偏析（如何消除？）成分過(guò)冷脫溶TT反應(yīng)特點(diǎn)：TT77相圖的應(yīng)用和分析二元相圖，已知部分相區(qū)確定相鄰相區(qū)，確定雙相區(qū)和三相區(qū)的冷卻轉(zhuǎn)變類型和反應(yīng)式，分析合金冷卻時(shí)的相變過(guò)程及對(duì)應(yīng)的冷卻曲線。(勻晶、共晶、包晶)相圖中相和組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，掌握利用杠桿定律計(jì)算平衡轉(zhuǎn)變時(shí)相組成和組織組成物的相對(duì)含量。共晶、包晶合金的非平衡冷卻時(shí)組織特點(diǎn)。相圖的應(yīng)用和分析78作業(yè)1、6、7、8、9、15、17作業(yè)798080§3.1二元相圖的建立一、相圖的表示方法對(duì)二元合金來(lái)說(shuō)，通常用橫坐標(biāo)表示成分，縱坐標(biāo)表示溫度。坐標(biāo)平面上的任一點(diǎn)稱為表象點(diǎn)，表示合金的成分和溫度11§3.1二元相圖的建立一、相圖的表示方法808181二、相圖的建立通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定：先配制一系列成分不同的合金，然后測(cè)定這些合金的相變臨界點(diǎn)，最后把這些點(diǎn)標(biāo)在溫度—成分坐標(biāo)圖上，把各相同意義的點(diǎn)連結(jié)成線，這些線就在坐標(biāo)圖上劃分出一些區(qū)域，即相區(qū)，將各相區(qū)所存在的相的名稱標(biāo)出，相圖的建立工作即告完成。測(cè)定臨界點(diǎn)方法：熱分析法、膨脹法、電阻法、x射線結(jié)構(gòu)分析法等。熱分析法測(cè)定二元合金相圖：1）配制一系列不同成分的合金，測(cè)出從液態(tài)到室溫的冷卻曲線。2）將臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度—成分坐標(biāo)圖中，再將相同意義的點(diǎn)連接起來(lái)。3）標(biāo)注相區(qū)。22二、相圖的建立818282液相線：表示合金結(jié)晶開始的溫度或加熱過(guò)程中熔化終了的溫度；固相線：表示合金結(jié)晶終了的溫度或在加熱過(guò)程中開始熔化的溫度單相固溶體用α表示。α+L33液相線：表示合金結(jié)晶開始的溫度或加熱過(guò)程中熔化終了的溫度828383三、相律及杠桿定律（分析相圖的兩個(gè)重要依據(jù)）相律：說(shuō)明合金在平衡結(jié)晶過(guò)程中溫度和相成分的變化；杠桿定律：定量給出結(jié)晶過(guò)程中兩相相對(duì)量的變化，最后形成的組織中兩相的相對(duì)量以及組織的相對(duì)量。1、相律及其應(yīng)用相律：表示在平衡條件下，系統(tǒng)的自由度數(shù)、組元數(shù)和相數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)的壓力為常數(shù)時(shí)：f=c-p+1f為自由度數(shù)，c為組元數(shù)，p為相數(shù)自由度數(shù)：結(jié)晶過(guò)程中保持相數(shù)不變的平衡條件下，影響狀態(tài)的內(nèi)、外部因素中可以獨(dú)立發(fā)生變動(dòng)的數(shù)目。溫度和成分44三、相律及杠桿定律（分析相圖的兩個(gè)重要依據(jù)）838484純金屬自由度數(shù)最多1個(gè)（成分固定）；二元合金自由度數(shù)最多2個(gè)（成分的獨(dú)立變量只有一個(gè)）；三元合金自由度數(shù)最多3個(gè)（成分的獨(dú)立變量有兩個(gè)）；應(yīng)用：（1）、確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)

f最小為0，即f=c-p+1=0→p=c+1純金屬中最多相數(shù)為2，二元合金中最多相數(shù)為3，依次類推（2）、解釋純金屬與二元合金的差別純金屬（c=1）結(jié)晶時(shí)兩相平衡（p=2）→f=0，恒溫二元合金（c=2）兩相平衡（p=2）→f=1，一個(gè)變量，反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；三相平衡（p=3）→f=0，恒溫、成分固定，相圖中是一條恒溫線55純金屬自由度數(shù)最多1個(gè)（成分固定）；8485852、杠桿定律定量確定兩相共存狀態(tài)下兩相的相對(duì)量，以Cu-Ni合金為例：在T1溫度下，成分x的合金處于L+α兩相共存狀態(tài)，設(shè)液相的量為，固相量為，合金總量為：Ni在合金中的總量等于在L和α兩相中的量之和：圖3.3杠桿定理的說(shuō)明662、杠桿定律圖3.3杠桿定理的說(shuō)明858686以合金成分o為支點(diǎn)以L相成分a為支點(diǎn)以α相成分b為支點(diǎn)aobaobaob在二元系合金中，杠桿定律只適用于兩相平衡區(qū)77以合金成分o為支點(diǎn)以L相成分a為支點(diǎn)以α相成分b為支點(diǎn)a868787例題：有一成分為0.5B的合金，平衡結(jié)晶到某一溫度時(shí)，液相中含有0.4B，固相中含有0.8B，此時(shí)固、液相各占多少分?jǐn)?shù)？88例題：有一成分為0.5B的合金，平衡結(jié)晶到某一溫度時(shí)，液878888§3.2二元?jiǎng)蚓鄨D及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖：兩組元在液態(tài)、固態(tài)都無(wú)限溶解，形成固溶體。例如：Cu-Ni、Ag-Au、Cr-Mo、Cd-Mg、Fe-Ni、Mo-W等勻晶轉(zhuǎn)變：合金結(jié)晶時(shí)都是從液相中結(jié)晶出單相固溶體。一、相圖分析以Cu-Ni相圖為例：液相線固相線相區(qū)99§3.2二元?jiǎng)蚓鄨D及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖：兩組元在液888989二、固溶體合金的平衡結(jié)晶過(guò)程以Cu-0.3Ni為例Cu-0.3Ni合金的冷卻曲線1010二、固溶體合金的平衡結(jié)晶過(guò)程Cu-0.3Ni合金的冷899090固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬相同點(diǎn)：液態(tài)合金成分：宏觀平均成分，微觀角度，微小原子集團(tuán)偏離平均成分，成分、大小、位置變化不定①形核的結(jié)構(gòu)條件要滿足結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏和成分起伏三個(gè)。②熱力學(xué)條件：ΔT↑rK↓，ΔGK↓，固相與母相成分越接近，N↑，晶粒↓③形核方式④勻晶合金在室溫下的組織為單相固溶體圖3.6固溶體合金平衡結(jié)晶時(shí)組織變化示意圖1111固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬相同點(diǎn)：圖3.6固溶體909191固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬不同點(diǎn)：①異分結(jié)晶（選擇結(jié)晶）：結(jié)晶出的晶體與母相的化學(xué)成分不同。同分結(jié)晶：純金屬結(jié)晶晶體與母相的化學(xué)成分完全一樣。異分結(jié)晶→溶質(zhì)原子重新分配平衡分配系數(shù)：一定溫度下，固液兩平衡相中溶質(zhì)濃度之比，即假定液相線和固相線為直線，則為常數(shù)。c↑→相線↓，<1，↓ΔC↑c(diǎn)↑→相線↑，>1，↑ΔC↑反映重新分配的強(qiáng)烈程度1212固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程與純金屬不同點(diǎn)：919292②結(jié)晶需要一定的溫度范圍溫度范圍內(nèi)的每一溫度下只能結(jié)晶出一定數(shù)量的固相Cu-0.3Ni合金的冷卻曲線1313②結(jié)晶需要一定的溫度范圍Cu-0.3Ni合金的冷卻曲929393結(jié)晶過(guò)程中，溶質(zhì)原子重新分配一直在進(jìn)行原子擴(kuò)散合金成分C0溫度T1，液相成分C1，固相成分k0C1溫度T2，液相成分C2，固相成分k0C2C0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2濃度梯度圖3.8固溶體合金的平衡結(jié)晶溶質(zhì)濃度1414結(jié)晶過(guò)程中，溶質(zhì)原子重新分配一直在進(jìn)行原子擴(kuò)939494溫度T1的結(jié)晶過(guò)程:界面區(qū)域濃度梯度→原子擴(kuò)散→C1↓C0′（非平衡X）晶體長(zhǎng)大→C1平衡重新建立→濃度梯度→原子擴(kuò)散→進(jìn)一步長(zhǎng)大→重復(fù)進(jìn)行C0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2aLk0C1C0C1溶質(zhì)濃度aLk0C1C0’溶質(zhì)濃度aLk0C1C1溶質(zhì)濃度C0’aLk0C1C1溶質(zhì)濃度（a）（b）（c）（d）1515溫度T1的結(jié)晶過(guò)程:C0溫LaL+aC1C2k0C1949595溫度T2的結(jié)晶過(guò)程:界面區(qū)域濃度梯度→原子擴(kuò)散→C改變（非平衡X）晶體長(zhǎng)大→平衡重新建立→濃度梯度→原子擴(kuò)散→進(jìn)一步長(zhǎng)大→重復(fù)進(jìn)行aLk0C2C2溶質(zhì)濃度caLk0C2C1溶質(zhì)濃度C2k0C1aLk0C2溶質(zhì)濃度C2bC0溫度LaL+aC1C2k0C1k0C2T1T2aT31616溫度T2的結(jié)晶過(guò)程:aLk0C2C2溶質(zhì)濃度caLk959696固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程：固相成核相內(nèi)濃度梯度相內(nèi)擴(kuò)散界面濃度不平衡晶體長(zhǎng)大重新建立平衡固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程原子的擴(kuò)散過(guò)程液相和固相均勻一致原子的擴(kuò)散進(jìn)行完全緩慢冷卻冷卻速度大相內(nèi)成分不均勻偏離平衡結(jié)晶條件（不平衡結(jié)晶）1717固溶體的平衡結(jié)晶過(guò)程：969797三、固溶體合金的不平衡結(jié)晶條件：液相完全均勻化，而固相內(nèi)卻來(lái)不及進(jìn)行擴(kuò)散。平衡：t1:t2:t3:不平衡t1:t2:t3:t4:固相平均成分線↑←冷卻速度↑圖3.11勻晶系合金的不平衡結(jié)晶1818三、固溶體合金的不平衡結(jié)晶圖3.11勻晶系合金的不979898晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。（枝晶偏析）圖3.12固溶體在不平衡結(jié)晶時(shí)的組織變化示意圖1919晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。（枝晶偏析）989999影響晶內(nèi)偏析的因素：1）分配系數(shù)k0

當(dāng)k01時(shí)，k0值越小，則偏析越大；當(dāng)k01時(shí)，k0越大，偏析也越大。

2）溶質(zhì)原子的擴(kuò)散能力

結(jié)晶的溫度較高，溶質(zhì)原子擴(kuò)散能力大，則偏析程度較??；反之，則偏析程度較大。

3）冷卻速度

冷卻速度越大，晶內(nèi)偏析程度越嚴(yán)重。（一般情況）小鑄件冷卻速度極快，過(guò)冷度很大，到t3才開始結(jié)晶成分均勻嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析→機(jī)械性能↓，抗蝕能力↓消除晶內(nèi)偏析：擴(kuò)散退火或均勻退火。高溫，長(zhǎng)時(shí)間保溫，緩冷2020影響晶內(nèi)偏析的因素：99100100四、區(qū)域偏析和區(qū)域提純1、區(qū)域偏析（宏觀偏析）：大范圍內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象液相擴(kuò)散、對(duì)流、攪拌，成分均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：圖3.15區(qū)域偏析的形成過(guò)程2121四、區(qū)域偏析和區(qū)域提純圖3.15區(qū)域偏析的形成過(guò)100101101液相只有擴(kuò)散，成分不均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：2222液相只有擴(kuò)散，成分不均勻，固相無(wú)擴(kuò)散為例：1011021021）水平直線a：平衡結(jié)晶，相內(nèi)溶質(zhì)原子充分混合。2）曲線c：不平衡結(jié)晶，固相中無(wú)擴(kuò)散，液相中除了擴(kuò)散之外，沒(méi)有對(duì)流或攪拌，即液相中的溶質(zhì)原子混合很差3）曲線b：不平衡結(jié)晶，固相中無(wú)擴(kuò)散，液相成分可以借助擴(kuò)散、對(duì)流或攪拌等完全均勻化。4）曲線d：介于b與c情況之間。23231）水平直線a：平衡結(jié)晶，相1021031032、區(qū)域提純依據(jù)區(qū)域偏析原理可以提純金屬。將雜質(zhì)富集的末端切去，然后再熔化，再順序凝固，金屬的純度就可不斷地得以提高。區(qū)域熔煉技術(shù)（區(qū)域提純）熔化區(qū)↓，效果↑k0↓，效果↑攪拌↑，效果↑24242、區(qū)域提純?nèi)刍瘏^(qū)↓，效果↑103104104五、成分過(guò)冷及其對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響固溶體結(jié)晶→呈樹枝狀生長(zhǎng)，還有的呈胞狀生長(zhǎng)←成分過(guò)冷1、形成成分過(guò)冷的條件及其影響因素2525五、成分過(guò)冷及其對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響104105105形成成分過(guò)冷臨界條件：G：實(shí)際溫度梯度，R：結(jié)晶速度，m：液相線斜率，D：液相中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，k0：分配系數(shù)。形成成分過(guò)冷的條件影響成分過(guò)冷的因素：G，R，C01）對(duì)于同種合金：溫度梯度G↓，成分過(guò)冷↑。2）對(duì)于不同的合金：k01時(shí)k0↓，k01時(shí)，k0↑，液相線越陡,D↓，成分過(guò)冷↑。2626形成成分過(guò)冷臨界條件：1051061062、成分過(guò)冷對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響1）在溫度梯度G1下，界面呈平面狀生長(zhǎng)。2）在溫度梯度下G2，界面呈胞狀生長(zhǎng)。3）在溫度梯度G3下，晶體以樹枝狀的方式長(zhǎng)大。27272、成分過(guò)冷對(duì)晶體成長(zhǎng)形狀的影響1061071072828107108108§3.2二元共晶相圖及其合金的結(jié)晶二元共晶相圖：兩組元在液態(tài)時(shí)相互無(wú)限互溶，在固態(tài)時(shí)有限互溶，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成共晶組織的二元系相圖。例如：Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi等，F(xiàn)e-C、Al-Mg有共晶部分。共晶轉(zhuǎn)變：某一定化學(xué)成分的合金在一定溫度下，同時(shí)由液相中結(jié)晶出兩種不同成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的固相的過(guò)程。共晶反應(yīng)：共晶組織由兩相混合組成，即α+?2929§3.2二元共晶相圖及其合金的結(jié)晶二元共晶相圖：兩108109109一、相圖分析液相線固相線溶解度曲線共晶反應(yīng)線共晶點(diǎn)共晶溫度共晶合金亞共晶合金過(guò)共晶合金相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)雙相區(qū)三相共存區(qū)3030一、相圖分析109110110二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織1、成分小于M點(diǎn)的合金以Pb-0.1Sn為例（合金I）3131二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織110111111T>1，L1—2，L+α2—3，α3—4，α+脫溶（二次結(jié)晶）次生相（二次相）成分在F和M之間的合金，α和的相對(duì)含量：32321111121123333112113113組織黑色基體為α相白色顆粒為3434組織1131141142、共晶合金（合金II）w（Sn）=61.9%35352、共晶合金（合金II）w（Sn）=61.9%114115115TE：<TE:α++?+（

α+?

）和的含量：TE3636TE1151161163737116117117組織：呈層片狀交替分布，黑色為α相，白色為?相共晶組織（α+?）3838組織：呈層片狀交替分布，黑色為α相，白色為?相117118118共晶組織的形成：結(jié)晶過(guò)程形核領(lǐng)先相以α為例→界面富錫→?析出→界面富鉛長(zhǎng)大兩相交替形核和長(zhǎng)大，構(gòu)成共晶組織.α片與α片，?片與?片分別互相聯(lián)系，不需要反復(fù)形核，可能一“搭橋”方式形成。3939共晶組織的形成：1181191194040119120120影響共晶組織形態(tài)的因素：兩個(gè)組成相的本質(zhì)是其形態(tài)的決定性因素。金屬-金屬型：大多為層片狀或棒狀金屬-非金屬型：表現(xiàn)為針片狀或骨骼狀等。4141影響共晶組織形態(tài)的因素：兩個(gè)組成相的本質(zhì)是其形態(tài)的決1201211213、亞共晶合金成分在ME之間（合金Шw（Sn）=50%）42423、亞共晶合金成分在ME之間（合金Шw（Sn）=5121122122>1：L;1—2：L+α；2（TE）：兩相的成分分別達(dá)到M點(diǎn)和E點(diǎn)兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：共晶反應(yīng)前α初晶又稱先共晶相（α

先）。TE:α

先+α+?<2:(α

先+）+（α+?）TE4343>1：L;1—2：L+α；2（TE）：兩相的成分分1221231234444123124124暗黑色樹枝狀晶為先共晶α相，其中的白色顆粒為析出的黑白相間分布的為共晶組織4545暗黑色樹枝狀晶為先共晶α相，其中的白色顆粒為析出的1241251254、過(guò)共晶合金成分在EN之間（合金Ⅳw（Sn）=70%）46464、過(guò)共晶合金成分在EN之間（合金Ⅳw（Sn）=7125126126>1:L;1—2：L+?；2:?先+α+?<2:(?先+）+（α+?）TE4747>1:L;1—2：L+?；2:126127127亮白色樹枝狀晶為先共晶?相，其中的黑色顆粒為析出的黑白相間分布的為共晶組織4848亮白色樹枝狀晶為先共晶?相，其中的黑色顆粒為析出的127128128小結(jié)：1）F-G點(diǎn)間合金：+，相的大小、數(shù)量和分布狀況發(fā)生很大變化；F-M點(diǎn)間合金：+II；N-G點(diǎn)間合金：+II。2）M-E點(diǎn)間亞共晶合金：+II+共晶組織（+）；E點(diǎn)共晶合金：共晶組織（+）；E-N點(diǎn)間過(guò)共晶合金：+II+共晶組織（+）3）、、II、II及（+）在顯微組織中均能清楚地區(qū)分開，是組成顯微組織的獨(dú)立部分，稱之為組織組成物。從相的本質(zhì)看，它們都是由和兩相所組成，所以、兩相稱為合金的相組成物。4949小結(jié)：1281291295050129130130合金組織組成物與相組成物的相對(duì)含量都可以用杠桿定律來(lái)計(jì)算例如：含錫量為30％的亞共晶合金在183℃共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，先共晶相和共晶組織(+)的含量分別為？相組成物相和相的含量分別為？5151合金組織組成物與相組成物的相對(duì)含量都可以用杠桿定律來(lái)130131131三、不平衡結(jié)晶及組織冷卻速度快→擴(kuò)散不充分→偏離平衡狀態(tài)1、偽共晶由非共晶成分的合金經(jīng)不平衡結(jié)晶得到共晶組織.偽共晶區(qū)：形成全部共晶組織的成分和溫度范圍。當(dāng)液態(tài)合金過(guò)冷到兩條液相線的延長(zhǎng)線所包圍的影線區(qū)時(shí)，就可得到共晶組織理論偽共晶區(qū)5252三、不平衡結(jié)晶及組織131132132實(shí)際偽共晶區(qū)：①對(duì)稱地?cái)U(kuò)大：金屬-金屬型共晶②歪斜地?cái)U(kuò)大：金屬-非金屬型共晶偽共晶區(qū)的形狀兩相單獨(dú)生長(zhǎng)的長(zhǎng)大速度與過(guò)冷度的關(guān)系。差別不大→對(duì)稱擴(kuò)大；差別很大（一個(gè)相的長(zhǎng)大速度隨過(guò)冷度的增加下降很快→生長(zhǎng)被抑制）→偏向該相一邊

晶體結(jié)構(gòu)界面性質(zhì)5353實(shí)際偽共晶區(qū)：①對(duì)稱地?cái)U(kuò)大：金屬-金屬型共晶晶體結(jié)構(gòu)132133133Al-Si合金：共晶合金→快冷→亞共晶組織5454Al-Si合金：1331341342、離異共晶在先共晶相數(shù)量較多而共晶組織甚少的情況下，有時(shí)共晶組織中與先共晶相相同的那一相，會(huì)依附于先共晶相上生長(zhǎng)，剩下的另一相則單獨(dú)存在于晶界處，從而使共晶組織的特征消失，這種兩相分離的共晶稱為離異共晶。平衡結(jié)晶（Ⅰ）：越靠近M（或N點(diǎn)）→離異共晶↑不平衡結(jié)晶（Ⅱ）：M點(diǎn)以左或N點(diǎn)以右55552、離異共晶在先共晶相數(shù)量較多而共晶組織甚少的情況下134135135離異共晶組織具有不良影響不平衡結(jié)晶產(chǎn)生的，經(jīng)均勻化退火后可變?yōu)槠胶鈶B(tài)的固溶體組織。5656離異共晶組織135136§3.4包晶相圖及其合金的結(jié)晶包晶相圖:兩組元在液態(tài)相互無(wú)限互溶、在固態(tài)相互有限溶解，并發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的二元合全系相圖。例如：Pt-Ag、Sn-Sb、Cu-Sn、Cu-Zn等。包晶轉(zhuǎn)變（包晶反應(yīng)）：在一定溫度下，一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另一個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程。136TD57§3.4包晶相圖及其合金的結(jié)晶包晶相圖:兩組元在液態(tài)相136137一、相圖分析液相線固相線溶解度曲線包晶反應(yīng)線包晶點(diǎn)包晶溫度相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)雙相區(qū)三相共存區(qū)13758一、相圖分析58137138二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織1、w（Ag）=42.4%的Pt-Ag合金（合金Ⅰ）成分為D點(diǎn)>1:L1-D:L+αTD<TD:?+次生相TD59二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程及組織TD138139601391402、成分在P-D之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅱ）>1:L1-2:L+αTD反應(yīng)結(jié)束，α過(guò)剩<2:++II+IITD612、成分在P-D之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅱ）TD140141621411423、成分在D-C之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅲ）>1:L1-2:L+αTD反應(yīng)結(jié)束，L過(guò)剩2-3：L→?3-4:?<4:+IITD633、成分在D-C之間點(diǎn)的Pt-Ag合金（合金Ⅲ）TD14214364143144設(shè)wAg20%的合金II進(jìn)行包晶轉(zhuǎn)變時(shí)，L和的相對(duì)含量？