材料科学基础第四章相平衡与相图课件.ppt

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1、3.包晶相图包晶相图：是因发生包晶转变而命名的。包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相和一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。称为包晶转变的原因：在该过程中新的固相依附于原固相形核，并将其包围起来，通过消耗液相和原固相长大，所以称为包晶转变。线acb-液相线；adpb-固相线df–α固溶体的溶解度曲线pg-β固溶体的溶解度曲线dpc水平线-包晶转变线，点p点－包晶成分点,其对应的温度tp－包晶转变温度。相区三个单相区：L、α和β相区；三个双相区：L+α、L+β、α+β相区；三相共存于dpc线:L+α+β包晶转变:所有成分在dc间的合金在tp温度时都晶发

2、生三相平衡的包晶转变其反应式：Lc+αd→βp根据相律，三相包晶转变时，f＝2－3＋1＝0为恒温转变，三相成分固定不变。包晶转变在相图上的特征：反应相为一个液相和一个固相，其成分点分别位于水平线两端，而生成的新固相的成分点位于水平线的中间，其区域位于包晶线下方。⑵平衡凝固①合金Ⅰ（42.4％Pt－Ag）1点时：L→初晶α，随着温度的降低，α相的数量不断增加，液相L的数量则不断减少。液相L和α相的成分分别沿ac和ad线变化。2点时：温度降到包晶温度tp，α相的成分达到d点，而液相L的成分达到c点.由杠杆定律求出液相L与α相的量：Wα=pc／dc＝66.3－42.4／66.3

3、－10.5＝42.83％wl＝dp／dc=42.4-10.5／66.3-10.5=57.17%在tp（2点）温度；液相L和α相发生包晶反应，即Lc+αd=βp包晶反应时原子迁移情况：在包晶反应过程中，新相β是在α相与液相的界面（α/L）处形核，并且包围着α相；同时将L相和α相彼此隔开。β相的含Ag量：L>β>α；含Pt量含Pt：α>β>L；所以β相在生长时α相中的Pt原子须向β和L相中扩散，而L相中的Ag原子须向β和α相中扩散。这样，β相才能不断地消耗L和α相而生长的。随着时间的延长，L和α相将越来越少，而β相则越来越多也越来越厚。Β继续长大所需要的原子扩散路程越来越远，

4、包晶反应越加困难。可见包晶反应是个很缓慢的过程，只有在平衡扩散充分的条件下，该合金包晶转变结束后，液相和α相的恰好全部转变成β固溶体。在实际冷却条件下，包晶反应常不能进行到底，终了得到成分不均匀得非平衡组织，包晶转变产生的不平衡组织，可以通过长时间扩散退火来减少或消除。2点以下：继续冷却，由于Pt在β相中的溶解度随温度降低沿pg线逐渐减少，所以β→αⅡ。合金在室温下的组织:β+αⅡ组成相:α+β由杠杆定律求得：αⅡ＝3g／fgβ＝1－αⅡ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②合金Ⅱ（10.5－42.4％Pt－Ag）冷至1点时：L→初晶

5、α1－2点之间：随温度的降低，α相不断增加，液相L不断减少，液相L和α相的成分分别沿ac和ad线变化。冷至2点（tp温度）时：α相的成分达到d点，而液相L的成分达到c点.液相L和α相相对量分别为：Wα=2c／dc×100％wL＝d2／dc×100％至此将发生包晶反应：Lc+αd=βp由于α相的数量比包晶反应所需的量多，即Wα＝2c／dc＞pc／dc，因此包晶转变后，除形成新相β，α相有剩余。包晶转变后α相和β相的含量为：wα＝2p／dp×100％wβ=d2／dp×100％2点以下:随固溶度的减小从β→αⅡ和α→βⅡ合金Ⅱ室温组织组成物为：α+βⅡ+β+αⅡ组成相为：α+β

6、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③合金Ⅲ（42.4％－66.3％Pt－Ag）冷至1点时：L→初晶α1－2点之间：随温度的降低，α相不断增加，液相L不断减少。冷至2点（tp）时：发生包晶反应，Lc+αd=βpL和α相相对量分别为：Wα=2c／dc×100％wL＝d2／dc×100％由于L相的数量比包晶反应所需的量多，即WL＝d2／dc＞dp／dc，因此包晶转变后，除形成新相β，L相有剩余。2点以下：L→β，β相的成分沿着pb线变化，L相的成分沿cb变化。3点后:L相凝固完毕，得到单相β固溶体；在3－4点：随温度的降低，

7、β相自然冷却；4点以下时：Pt在β相中的溶解度达到过饱和，β→αII；随温度的降低，β的成分沿pg变，相对量逐渐减少，αII的成分沿df变，相对量逐渐增加；冷却到室温时：合金Ⅲ组织为β＋αII⑶包析转变相图包析转变：由两个一定成分的固相，在恒温下转变成另一个一定成分的固相的过程，即γ+α→β图5－30为Fe-B相图，包析线：910℃水平线包析点：0.0081％B发生包析转变：γ＋Fe2B→α包析转变与包晶转变的区别：包析转变不是由一个液相和一个固相，而是由两个固相转变为一个新的固相，具有包析转变的相图很多，如Fe-Sn，Cu-