7共晶相图及共晶系合金的凝固和组织.ppt

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1、3共晶相图及共晶系合金的凝固和组织3.1相图分析3.2共晶系合金的平衡凝固和组织3.3共晶组织及其形成机理3.4共晶系合金的非平衡凝固和组织8/27/202113.1共晶相图分析两组元在固态部分溶解，形成有限的固溶体α和β，具有共晶转变Ag-Cu、Pb-Sn、Al-Si、Al-Sn、Cd-Sn、Au-Pt……Ag-Cu共晶相图线条α和β的液相线：AE和BE线α和β的固相线：AC和BD共晶线CED：三相平衡LE→αC＋βD，自由度为零，温度和相成分都恒定不变固溶度线CF和DG：α和β固溶体的溶解度随温度的降低而减少8/27/20212单相区：自由度ƒ=2两相

2、区：两相平衡，ƒ=1，温度和两相的成分固定一个参数，其它两个随之就固定不变，如T0温度α和β相的成分分别为k和h三相区：为一条水平线相区8/27/202133.2共晶系合金的平衡凝固和组织C点左边和D点右边的合金属于固溶体合金，与前述的固溶体合金在固态继续冷却时不同CD线中间的合金在凝固时均有共晶反应发生，属于共晶型合金E点合金称为共晶合金，C-E之间的合金称为亚共晶合金，D-E之间的合金称为过共晶合金8/27/20214最终组织为α初和βⅡ含量：α初=4G/FG×100%βⅡ=F4/FG×100%相含量：？x1合金凝固过程（固溶体合金）T1~T2：L→α

3、初，T2~T3：（α初）T3：α初→βⅡ，晶界、缺陷处P点：T3时βⅡ成分T3~T4:α和β分别沿CF和DG变化。8/27/20215T1:L→β初，T2共晶反应：LE→αC＋βD，全部液体凝固完毕x2合金凝固过程（过共晶合金）凝固完毕后的组织为：β初晶＋共晶，β初晶＝E2/ED×100%共晶＝2D/ED×100%相组成物的百分量：α＝2D/CD×100%β＝C2/CD×100%8/27/20216T2：共晶→αⅡ+βⅡ，β初→αⅡ=β初*（100-92）/100T3，α和β的成分分别为F和G，相组成物的量发生变化，但组织组成物的特征保持原样初晶β共晶8/

4、27/20217T1~T2:L→α初，T2：L→共晶（α+β），T2~T3：析出次晶，可忽略不计。x3亚共晶合金凝固过程及其组织初晶α共晶（α+β）8/27/20218TE：LE→共晶（αC＋βD），TE以下：析出次晶x4共晶合金凝固过程及其组织定向凝固层片状共晶一般铸造的共晶组织形核中心Ag-Cu共晶：两相交替排列，组织较细密8/27/20219初晶形态:取决于初晶相的固/液界面微观结构过共晶Pb-Sb的显微组织Pb-70Sn的显微组织，500x1．粗糙界面：一般呈树枝状，显微组织中表现为各分枝的截面，呈不连续不规则的椭圆形，试样表面恰好通过枝晶主轴时，

5、显示出完整的枝晶形貌，Ag-Cu合金α和β初晶皆呈树枝状2．光滑界面：一般呈规则的多边形，如方块、三角形，针状或条状等过共晶Pb-Sb的显微组织8/27/202110（1）有良好的流动性，能很好地填充铸模（2）合金系中共晶的熔点最低，简化熔化和铸造工艺，降低能源消耗和坩埚腐蚀（3）利用定向凝固使共晶两相获得细而均匀的定向排列，制造共晶复合材料利用共晶熔点最低的特性配制各种易熔合金，如焊料、保险丝材料：铅和锡的共晶熔点为183℃，若制成铅、锡和铋三元共晶，其熔点降至96℃工业中最普遍的共晶型合金有铸铁和铝硅系铸造合金，以及各种焊料合金共晶合金的性能8/27/

6、202111I合金（Pb－10％Sn）组织：α+βIIPb－Sn共晶系合金平衡凝固500x8/27/202112II合金：全部共晶组织共晶温度时两相相对含量：8/27/202113III合金：亚共晶，Pb－50％Sn，αα+ββII500x组织：α＋共晶＋βII8/27/202114VI合金：过共晶合金（Pb－70％Sn）βαII(α+β)500x组织：β+αII+共晶8/27/202115例题：1按下列数据，做出A-B二元共晶相图:(1)TA>TB(TA,TB分别是A，B的熔点)；(2)(3)B在A中的溶解度随温度下降而减少，室温时为WB=0.03；A在

7、B中的溶解度不变。2.一个二元共晶反应如下：求（1）WB=0.50的合金凝固后，α初与（α+β）共晶的相对量；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，问该合金成分如何：8/27/2021163.3共晶组织及其形成机理共晶组织的基本特征：两相交替排列两相的形态多种多样：层片状、棒状（或带状）、纤维状（或点状）、针状、螺旋状、蛛网状及骨骼状（枝状）等层片状(cd-Sn),×250棒状8/27/202117共晶组织形态纤维状(Al-Ni)(横截面),×150针状(Al-Si),×1008/27/202118螺旋状(Zn-MgZn2),

8、×500蛛网状(Al-Si),×100骨骼状(Al-Ge),×50