1)*176532894第五节 共晶相图及其合金的结晶•共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固 相的转变 LE==αM+βN •共晶相图：具有共晶转变特征的相图 液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反 应 •共晶组织：共晶转变产物是两相或多相的机械混合物 ） •Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi 等合金系相图都是二元共 晶相图βαL(2)*176532894 一、 相图分析 液相线: AEB ； 固相线: ACEDB 固溶体溶解度线： FC, GD 共晶线：CED 水平线； 共晶点：E 点EABCDFG相 区： 单相区 ：L、α、β 两相区： L+α、L+β、α+β三相区： L+α+β 共晶转变式： LE αM + βN(3)*176532894二、 共晶系合金的平衡凝固和组织（一） 端部固溶体合 金结晶过程： L α(匀晶) α βⅡ(脱溶)室温组织： α +βⅡ(4)*176532894（二） 共晶合金 (ωSn=0.619)结晶过程： L α+β α β Ⅱ β α Ⅱ 室温组织： 共晶体（共晶组 织）：(α+β)共(5)*176532894EABCDFGⅠ冷却曲线结晶过程示意图E : 共晶点(包含共晶的成分与温度) 共晶转变式：LE → αC+ βD共晶成分(6)*176532894β实际转变过程复杂：注意： (1) 共晶转变产物(α+β) 多相邻间隔协同长大 ，称为共晶体或共晶组织；(2)共晶体中随后析出的二次相多依附于原共 晶体生长，故往往观察不到。
αC→αF+βGEABCDFGⅠL LLE αC + βDLEαF + βGβD→βG+αF(7)*176532894（三） 亚共晶合金结晶过程： L α初 L α+β α β Ⅱ β α Ⅱ 室温组织： α初+(α+β)共+β Ⅱ亚共晶成分： C~E 亚共晶转变式： L → αc + (αC +βD)先共晶相共晶体(组织)(8)*176532894（四） 过共晶合 金结晶过程： L β初 L α+β α β Ⅱ β α Ⅱ 室温组织： β初+(α+β)共+ α Ⅱ过共晶成分： E~D 过共晶转变式： βD + (αC +βD)先共晶相共晶组织(9)*176532894（五） 合金的组织构成亚共晶合金： α + β成分在F~G之间的合 金均由 α+β相构成； 但不同合金中两相的形 成过程与形貌各不相同 共晶合金与过共晶合金呢？(α先共晶和α共晶) (βⅡ和β共晶)EABCDFG(10)*176532894 各成分合金的组织构成EABCDFGα先共晶+βⅡ +(α+β)共晶β先共晶+αⅡ +(α+β)共晶(α+β)共晶αⅠ+βⅡβⅠ+αⅡαⅠ(11)*176532894三、 共晶组织及其形成机理•基本特征：两相交替排列 •分类： 粗糙-粗糙界面（金属-金属型）共晶粗糙-平滑界面（金属-非金属型）共晶平滑-平滑界面（非金属-非金属型）共晶(12)*176532894（一） 粗糙-粗糙界面（金属-金属型）共晶 •类型：金属-金属共晶、金属-金属间化合物共晶 •特点：形态简单规则 •形成机理：两相交替形核长大• 片层厚度：相邻两相单片厚度 之和。
过冷度大，R大，层片薄• 形态：取决于两相的体积分 数和相界面的比界面能 v 一相的体积分数小于30%，且比界面能较高时，易 形成棒状共晶 v一相的体积分数在30%~50%时，利于形成层片状13)*176532894（二） 粗糙-平滑界面（金属-非金属型）共晶 •特点：形态不规则第三节 二元共晶相图（三） 平滑-平滑界面共晶 特点：形态很不规则(14)*176532894四、 共晶系合金的非平衡凝固和组织（一） 伪共晶组织 •伪共晶：由非共晶成分的合金所 得到的完全共晶组织 •形成原因：不平衡结晶；成分位 于共晶点附近 •伪共晶区的位置：与共晶两相的 结晶速度有关偏向晶体结构复 杂及具有平滑界面的相的一边15)*176532894（二） 离异共晶 •离异共晶：两相分离 的共晶 •条件：成分远离共晶 点，初晶相对量很多 16)*176532894例题4.3.1 按下列数据，作出A-B二元共晶相图 (1)tA>tB（ tA，tB分别为组元A、B的熔点）(2)LwB=0.6==αwB=0.10 +β wB=0.95 (3)B在A中的溶解度随温度的下降而减少，温室是为0.03B ；A在B中的溶解度不随温度变化。
17)*176532894例题4.3.2 共晶反应如下： LwB=0.75==αwB=0.15 +β wB=0.95 求(1)wB=0.50的合金凝固后， α初与共晶体(α+ β)的相对 量； α相与 β相的相对量 (2)若共晶反应后β初和(α+ β)共晶各占一半，问合金成 分如何18)*176532894例题4.3.3:WB=40%的合金定向 凝固，液-固界面平直，液相成 分始终保持均匀，固相中扩散 忽略 (1)求凝固后金属棒中共晶体的 相对量 (2)求平衡凝固后共晶体的相对 量(19)*176532894第六节 包晶相图及其合金的结晶•包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成 分的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变 •包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具 有包晶转变的相图 •图形特点：一、相图分析点：线：区：Lα βLp+αc = βD(20)*176532894二、包晶合金的平衡凝固和组织（一） ωAg=0.424的Pt-Ag合 金 •结晶过程： •包晶转变机理：(21)*176532894（二）其他包晶合金的平衡凝 固(22)*176532894三、 包晶合金的非平衡凝固和组织•包晶偏析：由于包晶转变不完全性而产生的组织变化 与成分偏析现象。
•措施：扩散退火(23)*176532894例 题例题1：一种由 WSiO2=0.90与 WAl2O3=0.10 所组成的物质 ，从1800℃以 极其缓慢的速 率冷却至1400 ℃，问在冷却 过程中总共有 哪几种相出现 ？(24)*176532894例 题例题2： (1)水平线上反 应的性质 (2)各区域的组 织组成物 (3)合金Ⅰ、Ⅱ 的冷却过程 (4)合金Ⅰ、Ⅱ 室温时组织组 成物的相对质 量表达式25)*176532894第七节 其他类型的二元合金相图一、形成化合物的二元相图 •稳定化合物：有固定的熔点，熔点以下保持固有的结 构而不发生分解 •不稳定化合物：加热至一定温度时发生分解26)*176532894二、 具有三相平衡恒温转变的其他二元相图具有三相平衡恒温转变的其他二元相图 恒温反应类型：分解型，合成型 （一）分解型恒温转变相图 (1)具有共析转变的相图 •共析转变：由一个固相在恒温下转变为另外两个固相反应式：γ α+β 图形特点：• 共析组织：共析转变产物，为两相交替排列的混合物， 比共晶组织细密 • 相图实例：铁碳相图βαγ(27)*176532894铁碳相图(28)*176532894(2)偏晶相图 •偏晶转变：一定温度下从一定成的一种液相中分 解出一个固相与另一种成份的液相，且固相的相对 量总是偏多的转变。
反应式：L1 L2+α 图形特点：• 相图实例：Cu-Pb，Cu-O，Mn-Pb，Cu-SL2αL1(29)*176532894Cu-Pb二元相 图(30)*176532894(3)熔晶相图•熔晶转变：一定温度时，从一个固相分解成一个 液相和另一个固相的反应反应式：δ γ+L图形特点：• 相图实例；Fe-B，Fe-S，Cu-SbLγδ(31)*176532894Fe-B二元相 图(32)*176532894（二）合成型恒温转变相图 (1)具有包析转变的相图•包析转变：一定温度时，有两个一定成份的固相生成 另一个一定成分的固相的转变反应式： β + α γ图形特点：• 相图实例：Fe-B，Fe-Sn，U-Si，Al-Cuβα γ(33)*176532894(2)合晶相图 •合晶转变：一定温度下，两个液相相互作用形成一个 固相的转变反应式：L1+L2 β图形特点：•相图实例：Na-ZnL1L2 β(34)*176532894(35)*176532894三、 具有无序-有序转变相图(36)*176532894四、 具有同素异晶转变的相图(37)*176532894例4.5.1 分析WSn=0.2 的合金的平衡结晶 过程，说明室温相 组成物及组织。
38)*176532894第八节 二元相图的分析和使用• 二元相图中的几何规律①相邻相区的相数差1（点接触除外）－相区接触 法则；②三相区的形状是一条水平线，其上三点是平衡相 的成分点③若两个三相区中有2个相同的相，则两水平线之 间必是由这两相组成的两相区④单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区39)*176532894 共晶、包晶、共析反应图型与反应式比较(40)*176532894一、 相图分析步骤• 相图分析步骤① 以稳定的化合物分割相图；② 确定各点、线、区的意义；③ 分析具体合金的结晶过程及其组织变化注：虚线、点划线的意义－尚未准确确定的数据、磁学 转变线、有序－无序转变线41)*176532894（一） 复杂二元相图的分析方法(42)*176532894 二 相图与合金 性能之间的关系 （一）机械性能和 物理性能固溶体强硬度较 纯金属高纯金属导电性较 固溶体高线性共晶成分附近 性能突变(43)*176532894（二）根据相图判断合金的 铸造性能铸造性能：根据液固相线 之间的距离XX越大，成分偏析越严重（ 因为液固相成分差别大）；X越大，流动性越差（因为 枝晶发达）；X越大，热裂倾向越大（因 为液固两相共存的温区大） 。
44)*176532894（三） 锻造、压力加工及切削加工性能单相固溶体的锻造与压力加工性能较佳， 但切削加工性能不好；合金为两相混合物时，切削加工性能较好 ，但锻造与压力加工性能较差总体：单相固溶体不宜制作铸件而适于承受压力 加工；铸造材料应当选用共晶体尽可能多的合 金(45)*176532894塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金(46)*176532894第三章 相图 总结1. 相、相律（f=c-p+1）、杠杆定律 2. 二元匀晶相图分析及平衡凝固、非平衡凝固（ 微观偏析,宏观偏析），成分过冷及对固溶体生 长形态的影响3. 二元共晶相图分析及平衡凝固，共晶组织、 伪共晶、离异共晶 4. 二元包晶相图分析及平衡凝固，包晶反应机 理 5. 二元相图类型及分析方法 6. 铁碳相图分析，铁碳合金组织及性能 7、铸锭的组织、偏析(47)*176532894作 业•1、 解释下列名词： 合金 组元 相 组织 •2、 什么是固溶体？什么是金属间化合物？二 者在结构、性能与应用上各有何不同？ •3、 什么是固溶强化？该强化方式有何特点？ Mn和C在钢中的强化效果哪个大？为什么？•4、为什么铸造合金常选用共晶成分的合金？。