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1、第七章二元系相图及其合金的凝固制作人：070207030刘香君7.3.1匀晶相图和下一张幻灯片固溶体凝固7.3.2共晶相图及其合金凝固7.3.3包晶相图及其合金凝固7.3.4溶混间隙相图与调幅分解7.3.5其它类型的二元相图7.3.6复杂二元相图的分析方法7.3.7根据相图推测合金的性能7.3.8二元相图实例分析7.3二元相图分析7.3.1匀晶相图和固溶体凝固匀晶相图固溶体的平衡凝固固溶体的非平衡凝固匀晶相图由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀转变，绝大多数的二元相图都包括匀晶转变。有些二元合金，如Cu-Ni，Au-Ag，Au-Pt等只
2、发生匀晶相变；有些二元陶瓷如Nio-CoO，CoO-MgO,NiO-MgO等也只发生匀晶相变。Cu-Ni相图及NiO-MgO相图固溶体的平衡凝固平衡凝固是指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡，即在相变过程中有充分的时间进行组元间的扩散，以达到平衡相的成分．现以w(Ni)为30%的Cu-Ni合金为例来描述平衡凝固过程．为了在液相内形成结晶核心，需要做表面功，同时在合金系中形成晶核的成分与原合金的成分不同，存在一定的自由能差，所以需要有一定的过冷度．合金需略低于t1温度时才产生固相的形核和长大过程，此时结晶出来的固溶体成分接近于Ｃ．随温度继
3、续降低，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化．当冷却到t2温度（1220℃)时,由联结线EF与液.固相线相交点可知,液相线成分为E,w（Ｎi）约为24%,而固相线成分为F,w（Ｎi）约为36%.当冷却到t3温度(1210℃)时,此时固溶体成分即为原合金成分,它和最后一滴液体(成分为G)形成平衡.当温度略低于t3温度时,最后一滴液体也结晶成固溶体.合金凝固完毕后,得到的是单相均匀固溶体.固溶体的非平衡凝固固溶体的凝固依靠组元的扩散,要达到平衡凝固,必须有足够的时间使扩散充分进行.但在工业生产中,合金溶液浇涛后的冷却速度较快,在每一
4、温度下不能保证足够的扩散时间,使凝固过程中偏离了平衡条件,这称为非平衡凝固.在非平衡凝固中,液.固两相的成分将偏离平衡相图中的液相线和固相线.非平衡凝固时液.固两相的成分变化的示意图7.3.2共晶相图及其合金凝固共晶相图共晶相图共晶合金的平衡凝固及其组织共晶合金的非平衡凝固共晶相图组成共晶相图的两组元,在液态下可无限互溶,甚至完全不溶.两组元的混合使合金的熔点比各组元低,因此,液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对应的温度称为共晶温度.在该温度下,液相通过共晶凝固同时结晶出两个固相,这样的混合物称为共晶组织或共晶体.由L相
5、中开始析出,a相的开始线由L相中开始析出,b相的开始线共晶温度线Pb-Sn相图共晶合金的平衡凝固及其组织现以Pb-Sn为例讨论各种典型成分合金的平衡凝固及其显微组织a.w(Sn)<19%的合金b.共晶合金c.亚共晶合金d.过共晶合金w(Sn)<19%的合金当w(Sn)=10%的Pb-Sn的合金由液相冷却至t1温度时，开始结晶a固溶体。当冷却至t2温度时，凝固结束，全部为单相a固溶体，在t2至t3温度之间，固溶体不发生任何变化，当冷却至t3温度以下时，有多余的Sn以β固溶体形式从a固溶体析出，即为次生β固溶体，用βⅡ表示。随着温度变化，
6、a和βⅡ相平衡成分将分别沿着MF和NG溶解曲线变化共晶合金该合金从液态缓冷至183℃时，液相LE同时结晶出a和β两种固溶体，这一过程在恒温下进行，直到凝固结束此时结晶出的a和β相的相对量可用杠杆法则计算：继续冷却时，共晶体中的a相和β相将沿MF和NG溶解曲线变化而改变溶解度，从a和β中分别析出βⅡ和aⅡ。亚共晶合金过共晶合金最终室温组织为a初+(a+β)+βⅡ成分位于E,N两点之间的合金。其平衡凝固过程及平衡组织与亚共晶合金相似，只是初相为β固溶体而不是a固溶体共晶合金的非平衡凝固伪共晶在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金
7、也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶非平衡共晶组织某些合金在平衡凝固条件下获得单相固溶体，在快冷时可能出现少量的非平衡晶体，如离异共晶.7.3.3包晶相图及其合金凝固包晶相图包晶合金的凝固及其平衡组织包晶合金的非平衡凝固包晶相图组成包晶相图的两组元，在液态可无限互溶而在固态只能部分互溶。在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。具有包晶转变的二元合金有Fe-C,Cu-Zn,Ag-Sn,Ag-Pt等。Pt-Ag相图是具有包晶转变相图中的典型代表。下面我们就以Pt-Ag
8、相图来说明包晶相图的一些特点，以期对包晶相图能有一些了解:AD.PB线:固相线DE线:Ag在Pt为基的α固溶体的溶解度曲线ACB:液相线PF线:Ag在Pt为基的β固溶体的溶解度曲线包晶转变是恒温转变P点包晶点DPC包晶转
