3．包晶相图,包晶转变： Ld + c e,,,,Pt,Ag,,Ag%,T,C,,,铂-银合金包晶相图,,,L,,, + ,,L + ,L + ,,,,,,,,,c,e,d,f,g,,,,,,T,C,t,,,,L,,L + ,,L + ,,+ Ⅱ,,,,,,Ⅳ,Ⅰ,Ⅱ,,Ⅲ,,,4. 共析相图,共析转变： ( + ) 共析体,,,,A,B,T,C,,,,,,,,,, + , + , + ,,c,e,d,,,L + ,L,,,,7.3.3 二元包晶相图,包晶转变：由一个特定成分的固相和液相生成另一个特点成分固相的转变 包晶相图：具有包晶转变特征的相图 1 相图分析 固相线、液相线、水平线(PDC)为包晶转变线，固溶度曲线 包晶转变线上的合金在该温度下发生包晶转变： Lc+αP =βD,,,,Pt,,Ag%,T,C,,,,,L,,, + ,,L + ,L + ,,,,,,,,,p,d,c,f,g,,,包晶线与共晶线不同之处在于：共晶线为固相线，线上的合金在共晶温度全部凝固完毕，其组织为两相混合物包晶线仅有DP为固相线，而PC为液相线。
D,,P,,发生包晶反应： Lb+αD =βP为恒温反应 结晶过程： L→L+α→L+α+β→β→αⅡ+β 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 室温组织：αⅡ+ β,,,碰到db发生包晶反应：Lb+αd =βp 为恒温反应 结晶过程：L→L+α→L+α+β→α+β →α+β+αⅡ+ βⅡ 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 室温组织： α+ β+αⅡ+ βⅡ,,,碰到pb发生包晶反应 ：Lb+αD=βP 为恒温反应 结晶过程：L→L+α→L+α+β→L+β→β→αⅡ+ β 匀晶反应＋包晶反应＋匀晶反应＋脱溶转变 室温组织：αⅡ+ β,,例题,请指出： 1.水平线上的反应 2. 各区域相组成和组织组成物 3 合金I,和II的冷却过程,,3. 包晶系合金的非平衡凝固,包晶转变一般不易进行完全，即最终组织不易达到平衡状态，且包晶反应速度较慢(p270) ，形成非平衡组织图 7. 24 包晶反应时原子迁移示意图,7.3.5. 其他类型的二元相图,1. 具有化合物的二元相图 2. 具有偏晶转变的相图 3. 具有合晶转变的相图 4. 具有熔晶转变的相图 5. 具有固态转变的二元相图,1. 具有化合物的二元相图,在某些二元系中，可形成一个或多个化合物，化合物一般处于相图的中间位置，又称为中间相.根据两组元间形成化合物的稳定性，可分为稳定化合物和不稳定化合物。
图7.11Mg－Si相图,1). 形成稳定化合物的相图 稳定化合物是指具有固定的熔点，且在熔点以下保持固有结构而不发生分解的化合物 相图特征：形成的没有溶解度的化合物在相图上表现为一条垂线可以把它作为一个独立的组元而把相图分为两部分该类化合物成分是固定的，或在一定范围内但有确定的熔点2). 形成不稳定化合物的相图 不稳定化合物是指在加热到一定温度时会发生分解的化合物 相图特征：化合物线在加热到一定温度化合物会分解 包晶反应所形成的中间相均属于不稳定化合物它们不能视为独立组元而把相图划分为简单相图 例如：K－Na相图,2. 具有偏晶转变的相图,偏晶转变相图特点：在一定的成分和温度范围内，两组元在液态下也只能有限溶解，存在两种不同浓度的液相L1和L2 其转变：是在一定温度下从一个液相中同时分解出一个固相和另一成分的液相的过程，且固相的相对量总是偏多 即：L1→ A+L2,图7.12 Cu-Pb相图,3. 具有合晶转变的相图,合晶转变：在恒定温度下，两个成分不同的液相相互作用形成一个固相的转变称为合金转变 即 L1 + L2 →β 相图特点：二组元在液态下有限溶解，存在不熔合线，不熔合线以下的两液相L1和L2。
4. 具有熔晶转变的相图,在某些合金结晶过程中，当达到一定温度会从一个固相分解为一个液相和另一个固相，即发生了固相的再熔现象，这种转变称为熔晶转变.即：δ→ L+γ 具有熔晶转变的合金很少，如Fe－S、Cu－Sb,5.具有固态转变的二元相图,当合金中组元具有同素(分)异构变时，则其固溶体会出现三种情况：固溶体的多晶型转变，共析转变、包析转变、偏析转变 (1) 具有固溶体多晶型转变的相图 固溶体的多晶型转变又称为多形性转变具有这类转变的合金有等，如Fe－C、Fe－Ti合金,(2) 具有共析转变的相图,,,共析转变： ( + ) 共析体,,,,A,B,T,C,,,,,,,,,, + , + , + ,,c,e,d,,,L + ,L,共析转变是在一定温度下一个固相转变为另两个固相的过程共析转变与共晶转变相似，区别在于它是由一个固相在恒温下转变为另外两个固相共析转变对热处理强化意义很大钢的热处理是以共析转变为基础的 共析合金、亚共析合金、过共析合金3)具有包析转变的相图 包析转变类似于包晶转变，区别在于包析转变是由两个固相反应生成另外一个固相 (4)具有脱溶沉淀过程的相图 随着温度降低固溶体中溶解度下降，析出第二相的过程，称为脱溶过程。
(5)具有有序—无序转变的相图 (6)具有固溶体形成中间相转变的相图 (7)具有磁性转变的相图,小结,非恒温转变类型,匀晶转变,稳定化合物,非稳定化合物,共晶转变,恒温转变类型,分解型,共析转变,偏晶转变,熔晶转变,包晶转变,恒温转变类型,合成型,包析转变,合晶转变,7.3.6．复杂二元相图的分析方法,分析复杂二元相图的步骤和方法如下： (1) 首先看相图中是否存在化合物，如有稳定化合物，则以这些稳定化合物为界(把化合物视为组元)，把相图分成几个区域(基本相图)进行分析 (2) 根据相区接触法则，认清各相区的组成相 单相区：代表一种具有独特结构和性质的相的成分和温度范围，若单相为一根垂线，则表示该相成分不变 双相区：邻区原则是含有P个相的相区的邻区，只能含有P+1个相违背了这条原则，无法满足相律的要求两相区中平衡相之间都有互溶度，只是互溶度大小不同而已3) 找出所有的三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型，写出转变式表7.1列出了二元系各类三相恒温反应(转变)的类型，可借助于分析 (4) 应用相图分析典型合金的组晶过程和组织变化规律 单相区；相成分、质量与原合金相同 双相区；在不同温度下两相成分沿相界线变化，各相的相对量可由杠杆法则求得。
三相共存(平衡)时，三个相的成分固定不变，可用杠杆法则求出恒温转变前、后相组成的相对量5) 在应用相图分析实际情况时，切记相图只给出体系在平衡条件下存在的相和相对量，并不能表达出相的形状、大小和分布（这些只取决于相的本性及形成条件）；相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件下很难达到平衡状态，因此要特别重视它们的非平衡条件下可能出现的相和组织 (6) 相图的正确与否可用相律来判断 在分析和认识了相图中的相、相区及相变线的特点之后，就可分析具体合金随温度改变而发生的相变及组织变化7.3.7. 根据相图推测合金的性能,合金的性能取决于合金的组织，而合金组织与相图有关，所以可根据相图预测合金平衡状态下的一些性能 包括： 使用性能（力学性能、物理性能等） 工艺性能（合金的铸造 、压力加工 、切削加工 、热处理强化性能）,合金的使用性能与相图的关系 ● 固溶体中溶质浓度↑ → 强度、硬度↑,● 组织组成物的形态对强度影响很大组织越细密， 强度越高2. 合金的工艺性能与相图的关系,● 铸造性能 液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金），则流动性好，不易形成分散缩孔● 锻造、轧制性能 单相固溶体合金， 变形抗力小，变形均匀， 不易开裂。
1．铁碳相图 2．结晶过程 3．成分-组织-性能关系 4．Fe-Fe3 C相图的应用,2.2.3 铁碳合金的结晶,,,,1．铁碳相图 (Fe-Fe3 C相图),(1) Fe-Fe3 C相图的组元,● Fe —— α–Fe、δ-Fe (bcc) 和γ-Fe (fcc) 强度、硬度低，韧性、塑性好● Fe3 C —— 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零2) Fe-Fe3 C相图的相,● Fe3 C （ Cem， Cm，渗碳体）—— 复杂晶体结构,● 液相 L,● δ相 （高温铁素体 ）—— δ–Fe（C）固溶体,● γ相（A ，奥氏体）—— γ-Fe（C）固溶体,● α相 （F，铁素体） —— α-Fe（C）固溶体,,,,(3) 相图中重要的点和线,液相线ABCD,固相线AHJECF,包晶线 HJB，包晶点 J,共晶线 ECF，共晶点C L4.3(A2.11+Fe3C) 高温莱氏体,Le或Ld,共析线 PSK，共析点S A0.77(F0.02+Fe3C) 珠光体, P,ES线：C在A中的固溶线,PQ线：C在F中的固溶线,,,,2．铁碳合金的平衡结晶过程,Fe-C 合金分类,工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 %,钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 %,亚共析钢 ＜ 0.77 % 共析钢 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 %,白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 %,亚共晶白口铁 ＜ 4.3 % 共晶白口铁 ＝ 4.3 % 过共晶白口铁 ＞ 4.3 %,几种 常见 碳钢,,,,(1)工业纯铁 ( C % ≤ 0.0218 % )结晶过程,,室温组织 F + Fe3CⅢ (微量) 500×,,,,(2)共析钢 ( C % = 0.77 % )结晶过程,,室温组织: 层片状 P ( F + 共析 Fe3C ) 500×,P中各相的相对量： Fe3C % = ( 0.77 – xF ) / ( 6.69 – xF ) ≈ 0.77 / 6.69 = 12 % F % ≈ 1 – 12 % = 88 %,珠光体 强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C 和 F 之间。
3)亚共析钢 ( C % = 0.4 % )结晶过程,,室温组织: F + P，500×,各组织组成物的相对量： P % = ( 0.4 – 0.0218 ) / ( 0.77 – 0.0218 ) ≈ 51 % F % ≈ 1 – 51 % = 49 %,各相的相对量： Fe3C % ≈ 0.4 / 6.69 = 6 % F % ≈ 1 – 6 % = 94 %,,,,(4)过共析钢 ( C % = 1.2 % )结晶过程,,室温组织: P + Fe3CII 400×,,各组织组成物的相对量： Fe3CII % = ( 1.2 – 0.77 ) / ( 6.69 – 0.77 ) ≈ 7 % P % ≈ 1 – 7 % = 93 %,各相的相对量： Fe3CII % ≈ 1.2 / 6.69 = 18 % F % ≈ 1 – 18 % = 82 %,,,,(5)共晶白口铁 ( C % = 4.3 % )结晶过程,,室温组织: （低温）莱氏体 Le′ （P + Fe3CII + 共晶 Fe3C ）, 500×,莱氏体 Le′的性能：硬而脆,,,,(６)亚共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程,,室温组织: Le′+ P + Fe3CII 200×,,,,(６)过共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程,,室温组织: Le′+ Fe3CI 500×,,,,标注了组织组成物的相图,,,,3．铁碳合金的 成分-组织-性能关系,含碳量与相的相对量关系： C %↑→F %↓，Fe3C %↑,含碳量与组织关系： 图（a）和（b）,含碳量与性能关系 HB：取决于相及相对量 强度：C%=0.9% 时最大 塑性、韧性：随C%↑而↓,,,,4．铁碳相图的应用,钢铁选材：相图性能用途,局限性 相图反映的是平衡状态，与实际情况有较大差异。