金属学与热处理-3.3共晶相图.ppt

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1、上节要点回顾概念：匀晶转变、平衡凝固、非平衡凝固、成分过冷、枝间偏析匀晶相图的分析固溶体的凝固过程11.下述哪些下列说法哪些是正确的?A温度高于液相线的合金为液态；B温度低于液相线的合金为固态；C温度低于固相线的合金为固态;D温度高于固相线的合金为液态。思考题答案：AC22.当非平衡凝固的匀晶合金一般会出现什么现象?A组织、成分均匀化；B成分不均匀，出现树枝状偏析；C与平衡凝固的合金组织、成分一样，没有区别。思考题答案：B匀晶合金非平衡凝固时，由于冷却速度快，原子来不及充分扩散，所以最后得到的合金成分不均匀，出现树枝状偏析。通过均匀化退火可以消除树枝状偏析。33.A-B二元匀晶合金相

2、图如右图所示。应用杠杆定律计算，当成分为40%B的合金冷却到1000˚C时，结晶出了多少固相？剩余多少液相（相对量）？思考题4答案：根据杠杆定律，固相的相对量计算如下：液相的相对量则为，5由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变。两组元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并且发生共晶反应的相图，称为共晶相图。3.5共晶相图6（1）相图分析7点tA、tB、EM、N、F、G线tAEtB线为液相线tAMENtB线为固相线MEN线是共晶转变线MF线为Sn在Pb中的固溶度曲线NG线为Pb在Sn中的固溶度曲线8相区单相区两相区三相线9共晶合金:    61.9%Sn亚共晶合金:19.2%~61.9%

3、Sn过共晶合金:61.9%~97.5%SnSn<19.2%和Sn>97.5%的合金可以看作是匀晶合金（2）共晶合金的平衡凝固共晶系合金一般以共晶点为界进行分类，可以分为：10端部固溶体合金（10%Sn-Pb合金）111231210%Sn-Pb合金凝固过程示意图1310%Sn-Pb合金显微组织14共晶合金（61.9%Sn-Pb）151661.9%Sn-Pb合金凝固过程示意图17铅锡共晶合金的显微组织18αβ1997.561.9共晶合金的显微组织是由α和β两相组成，所以它的相组成物为α和β两相。相组成物是指组成合金显微组织的基本相。组织组成物是指合金在结晶过程中，形成的具有特定形态特征的独

4、立组成部分。19亚共晶合金成分在共晶点E以左、M点以右(即Sn:19.2~61.9%)的合金称为亚共晶合金。2021亚共晶合金凝固过程示意图共晶转变脱溶转变2250%Sn-Pb合金显微组织23相的相对量：组织的相对量：24分析：共晶组织是由成分为E点的液相转变而来的，计算出共晶转变开始时液相的相对量即可。因此，选择L+α两相区和共晶温度作为计算条件。解：应用杠杆定理例题平均含Sn量为40%的Pb-Sn合金中，共晶组织的相对量是多少?25过共晶合金26共晶转变脱溶转变2770%Sn-Pb合金显微组织28铅锡合金组织分区图29共晶体的形成成分互惠－交替形核片间搭桥－共同生长两相交替分布（共

5、晶组织）30层片状共晶的形成交替形核：在一定的过冷度下，尽管两固相都可能从液体中形核，由于两固溶体的成分结构的差别，总有一个固相先形核，它称为领先相，设领先相为α，由于α富A组元，其生长时附近液体则富B组元，α的存在和液体中B的富集，β相将附着在α上形核并长大，同理在β相外将附着α的形核长大。这种方式就是交替形核。31前沿液相中原子扩散示意图共同生长：两个相长大时都要排放相应的溶质组元，排出的溶质将阻碍自身的生长，但两相同时生长时，一相排出的组元正是另一相生长所需要的，所以两相的生长过程将互相促进，最后是两相共同携手长大。由于两固相的成分是固定的，综合成分应和液体的成分相同，它们的数量

6、反映在二者的厚度相对比例上。32共晶生长的搭桥机制33当两个固相都是金属性较强相时，共晶体一般生长成层片状。当两相的相对数量比相差悬殊时，在界面能的作用下，数量较小的相将收缩为条、棒状，更少时为纤维状，甚至为点(球)状。当有一相或两相都具有较强的非金属性时，它们表现出较强的各向异性，不同方向的生长速度不同，并且有特定的角度关系，同时生长过程要求的动态过冷度也有差异，往往有一个相在生长中起主导作用，决定了两相的分布，共晶体的形态也具有独特性，这时常见的形态有针状、骨肋状、蜘蛛网状、螺旋状等。34层片状（Al-CuAl2，定向凝固）棒状或条状（Sb-MnSb，横截面）球状或短棒状（Cu-C

7、uO）针状（Al-Si）35螺旋状（Zn-Mg）Fe-C(石墨)的共晶组织36在非平衡凝固条件下，成分接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金，凝固后组织却可以全部是共晶体，称为伪共晶。伪共晶的组织形态与共晶相同，但成分不同。两组元熔点大致相同的，一般出现对称的伪共晶区；两组元相差悬殊，伪共晶区偏向高熔点组元。伪共晶（2）共晶合金的不平衡凝固37四种伪共晶区38共晶系合金的不平衡凝固合金II在不平衡凝固时，由于固相线偏离平衡位置，冷到共晶温度以下，还有