二元合金相圖與結(jié)晶

1、內(nèi)容提要： u 介紹合金中的相、二元合金相圖的建立方法 u 重點闡明勻晶相圖、共晶相圖的特征、平衡結(jié) 晶、組織與力學(xué) 性能的影響 第2章 二元合金相圖及結(jié)晶 2.1 合金的結(jié)構(gòu)與組織合金的結(jié)構(gòu)與組織 合金合金 一種金屬元素同另一種或幾種其它元一種金屬元素同另一種或幾種其它元 素素, , 通過熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成通過熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成 的具有金屬特性的物質(zhì)的具有金屬特性的物質(zhì) 組元：組元：組成合金的獨(dú)立的、最基本的單元組成合金的獨(dú)立的、最基本的單元 金屬、非金屬元素或穩(wěn)定化合物金屬、非金屬元素或穩(wěn)定化合物 黃銅 碳鋼 硬鋁 武德合金 （Cu-Zn Fe-C Al-Cu-Mg

2、 Pb-Sn-Bi-Cd ） 一基本概念一基本概念 二元合金、二元合金、 三元合金、三元合金、 多元合金多元合金 固態(tài)合金中的相：固態(tài)合金中的相： 合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的均勻組成部分就叫做相合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的均勻組成部分就叫做相 水水食鹽食鹽相相 0克克20克固相 100克克20克液相 100克克40克液相+固相 假設(shè)100克水最多溶解36克食鹽 合金相結(jié)構(gòu)分類合金相結(jié)構(gòu)分類 一、固溶體一、固溶體 （原子以（原子以固溶方式相熔合固溶方式相熔合） 二、金屬化合物二、金屬化合物 二、合金相結(jié)構(gòu)分類二、合金相結(jié)構(gòu)分類 ( (原子原子化合物的方式相熔合化合物的方式相熔合） （一）、固溶

3、體（一）、固溶體 固溶體固溶體 合金組元通過溶解形成一種成分和性能合金組元通過溶解形成一種成分和性能 均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相 溶溶 劑劑 與固溶體晶格相同的組元與固溶體晶格相同的組元 溶溶 質(zhì)質(zhì) 其他另一組元（含量較少）其他另一組元（含量較少） 1. 、 2. A、B組元構(gòu)成的固溶體表示為組元構(gòu)成的固溶體表示為A(B)， A、B溶劑、溶質(zhì)溶劑、溶質(zhì) Eg. 銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的固溶體的表示方法銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的固溶體的表示方法 一般用一般用表示表示 亦可表示為亦可表示為Cu(Zn) 固溶體表示方法：固溶體表示方法： 1. 1. 固溶體

4、的分類固溶體的分類 （1 1）溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置）溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置 置換固溶體置換固溶體 間隙固溶體間隙固溶體 （2 2）溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度）溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度 在一定溫度和壓力條件下，溶質(zhì)在固溶體中的在一定溫度和壓力條件下，溶質(zhì)在固溶體中的極極 限濃度限濃度即為溶質(zhì)在固溶體中的即為溶質(zhì)在固溶體中的溶解度溶解度 有限固溶體有限固溶體 超過溶解度有其它相形成超過溶解度有其它相形成 無限固溶體無限固溶體 溶質(zhì)可以任意比例溶入，即溶質(zhì)可以任意比例溶入，即 溶質(zhì)溶解度可達(dá)溶質(zhì)溶解度可達(dá)100%100% 2. 2. 固溶體的性能固溶體的性能 通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提

5、高的現(xiàn)象稱通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱 為為固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 溶質(zhì)含量適當(dāng)溶質(zhì)含量適當(dāng)時，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，時，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度， 而塑性和韌性沒有明顯降低而塑性和韌性沒有明顯降低 3. 3. 固溶體的特點固溶體的特點 晶格：與溶劑晶格保持一致晶格：與溶劑晶格保持一致 性能：固溶強(qiáng)化性能：固溶強(qiáng)化 原子熔合方式：物理方式原子熔合方式：物理方式 （二）、金屬化合物（二）、金屬化合物 金屬化合物金屬化合物( (中間相中間相): ): 合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完 全全不同于任一組元不同于任一組元的新相的新相 特點：特

6、點： u 晶格晶格 金屬化合物晶格復(fù)雜金屬化合物晶格復(fù)雜 u 性能性能 熔點較高、硬度高、脆性大熔點較高、硬度高、脆性大 EgEg. Fe. Fe3 3C C、CrCr7 7C C3 3、CrCr23 23C C6 6 三、三、合金的組織類型合金的組織類型 1. 1. 固溶體晶粒組織固溶體晶粒組織 固溶體晶胞表示、單相、用固溶體晶胞表示、單相、用、表示表示 2. 2. 金屬化合物晶粒組織金屬化合物晶粒組織 金屬化合物的晶胞、單相組織、用分子式表示金屬化合物的晶胞、單相組織、用分子式表示 3. 3. 機(jī)械混合物機(jī)械混合物晶粒組織晶粒組織 純金屬、固溶體晶胞或金屬化合物各自的混合物，純金屬、固溶體

7、晶胞或金屬化合物各自的混合物， 及及它們之間的混合物它們之間的混合物；多相組織、（；多相組織、（ +）表示）表示 2.2 二元合金相圖的建立二元合金相圖的建立 u 結(jié)晶在一個溫度區(qū)間而不是一個溫度進(jìn)行結(jié)晶在一個溫度區(qū)間而不是一個溫度進(jìn)行 如純鐵在1538結(jié)晶，而含碳0.6的Fe-C合金在 1500開始結(jié)晶，1430才結(jié)束。 合金結(jié)晶合金結(jié)晶及其及其特點特點 u 結(jié)晶過程有成分的變化。結(jié)晶過程有成分的變化。如含0.6碳的Fe-C合金， 先結(jié)晶的固相含碳量低，后結(jié)晶固相含碳量高。 狀態(tài)：指合金在一定條件下有哪幾相組成狀態(tài)：指合金在一定條件下有哪幾相組成 一基本概念一基本概念 相圖：相圖：平衡的條件

8、下（無限緩慢冷卻），平衡的條件下（無限緩慢冷卻），合金的合金的 狀態(tài)與溫度、狀態(tài)與溫度、 成分間的關(guān)系的圖解成分間的關(guān)系的圖解 合金系：指研究的對象。如：合金系：指研究的對象。如：Fe-CFe-C系，系，Pb-SnPb-Sn系等系等 二、熱分析法建立相圖二、熱分析法建立相圖 (a) (a)冷卻曲線冷卻曲線(b) (b) 相圖相圖 三、相律三、相律 由于相平衡條件的約束，處于平衡狀態(tài)的合金中可能存的由于相平衡條件的約束，處于平衡狀態(tài)的合金中可能存的 相數(shù)，將受到組元數(shù)及外界條件的限制，這種限制可從相相數(shù)，將受到組元數(shù)及外界條件的限制，這種限制可從相 平衡的熱力學(xué)條件推處，這就是相律，平衡的熱力學(xué)

9、條件推處，這就是相律， 相律相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相 數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系 f=Cf=CP+2P+2 其中其中ff系統(tǒng)的自由度數(shù)，即指獨(dú)立可變的因素，包括各系統(tǒng)的自由度數(shù)，即指獨(dú)立可變的因素，包括各 組成相的成分、數(shù)量及溫度、壓力等。組成相的成分、數(shù)量及溫度、壓力等。 CC組元數(shù)，組元數(shù)，PP相數(shù)。相數(shù)。 平衡平衡：外界條件不變時，體系內(nèi)各相的成分、：外界條件不變時，體系內(nèi)各相的成分、 結(jié)構(gòu)和相對量等不發(fā)生變化結(jié)構(gòu)和相對量等不發(fā)生變化 相律表明相律表明：在只受外界溫度和壓力影響的平衡系統(tǒng)中，：在只受外界溫度和壓力影響的

10、平衡系統(tǒng)中， 其自由度數(shù)等于組元數(shù)與相數(shù)之差再加上其自由度數(shù)等于組元數(shù)與相數(shù)之差再加上2 2 在金屬及合金的制造和應(yīng)用過程中，一般都是在在金屬及合金的制造和應(yīng)用過程中，一般都是在 常壓下進(jìn)行的，因此常把壓力看成一個常壓下進(jìn)行的，因此常把壓力看成一個常數(shù)，相常數(shù)，相 律的表達(dá)式可寫成律的表達(dá)式可寫成 壓力一定時，壓力一定時，f=c-p+1f=c-p+1 應(yīng)用應(yīng)用 可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元 系系2 2個，二元系個，二元系3 3個。個。 可以解釋純金屬與二元合金的結(jié)晶差別。純金屬可以解釋純金屬與二元合金的結(jié)晶差別。純金屬 結(jié)晶恒溫進(jìn)行，二元

11、合金變溫進(jìn)行。結(jié)晶恒溫進(jìn)行，二元合金變溫進(jìn)行。 四、杠桿定律四、杠桿定律 合金總質(zhì)量為合金總質(zhì)量為1 1，液相相對質(zhì)量為，液相相對質(zhì)量為Q QL L，固相相對質(zhì)量為，固相相對質(zhì)量為Q QS S 1 SL QQKxQxQ SL xK xK Q Q S L 注注 意意 杠桿的兩個端點為給定溫度時兩相的成分點杠桿的兩個端點為給定溫度時兩相的成分點, , 支點為合金的成分點。支點為合金的成分點。 杠桿定律只適用于相圖中的兩相區(qū)；杠桿定律只適用于相圖中的兩相區(qū)； 杠桿定律只能在平衡狀態(tài)下使用。杠桿定律只能在平衡狀態(tài)下使用。 2.3 2.3 二元合金的結(jié)晶二元合金的結(jié)晶 一、發(fā)生勻晶反應(yīng)的合金的結(jié)晶一、發(fā)

12、生勻晶反應(yīng)的合金的結(jié)晶 1. 1. 基本概念基本概念 勻晶反應(yīng)：勻晶反應(yīng)： LL固溶體固溶體 （1 1）勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變）勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變 （2 2）勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。）勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。 Cu-NiCu-Ni、Fe-CrFe-Cr、Au-AgAu-Ag合金具有勻晶相圖。合金具有勻晶相圖。 Cu-Ni相圖相圖 aa aa1 1c c 線為線為液相線液相線, , 該線以上合金處于液相該線以上合金處于液相; ; acac1 1c c 線為線為固相線固相線, , 該線以下合金處于固相。該線以下合金處于固相。 單相區(qū)單

13、相區(qū) L L相：相：液相液相, Cu, Cu和和NiNi 形成的液溶體形成的液溶體; ; 相：相：CuCu和和NiNi組成組成 的無限固溶體。的無限固溶體。 雙相區(qū)雙相區(qū): : L L + + 相區(qū)。相區(qū)。 以以Cu-NiCu-Ni相圖為例進(jìn)行分析相圖為例進(jìn)行分析 2. 2.勻晶結(jié)晶過程勻晶結(jié)晶過程 3. 3. 勻晶結(jié)晶特點勻晶結(jié)晶特點 (1) (1) 形核與長大形核與長大 與純金屬一樣與純金屬一樣, , 固溶體結(jié)晶固溶體結(jié)晶也包括也包括形核、形核、 長大兩個長大兩個過程。固溶體更趨向樹枝狀長大。過程。固溶體更趨向樹枝狀長大。 (2) (2) 變溫結(jié)晶變溫結(jié)晶 固溶體結(jié)晶在一個溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行固

14、溶體結(jié)晶在一個溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行, , 變溫結(jié)晶變溫結(jié)晶。 (3) (3) 兩相的成分確定兩相的成分確定 在兩相區(qū)內(nèi)在兩相區(qū)內(nèi), , 溫度一定時溫度一定時, , 兩相的成分兩相的成分( (即即L L相相 中中NiNi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相中相中NiNi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)) )確定。確定。 (4) (4) 兩相的質(zhì)量比一定兩相的質(zhì)量比一定 在兩相區(qū)，溫度一定在兩相區(qū)，溫度一定時時, , 兩相的質(zhì)量符合兩相的質(zhì)量符合 杠桿定律杠桿定律。 在在T T1 1溫度時溫度時： Q QL L: L : L 相的質(zhì)量相的質(zhì)量; ; Q Q : :相的質(zhì)量相的質(zhì)量; ; a a1 1b b1 1、b b1 1

15、c c1 1 為線段長度。為線段長度。 液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù): : 相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相的質(zhì)量分?jǐn)?shù): : Cu-Ni合金合金 枝晶偏析示意圖枝晶偏析示意圖 枝晶偏析：枝晶偏析：在一個晶粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均勻在一個晶粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均勻 (5 (5) ) 固溶體結(jié)晶時成分變化固溶體結(jié)晶時成分變化 慢冷時原子擴(kuò)散充分進(jìn)行，固溶體成分均勻慢冷時原子擴(kuò)散充分進(jìn)行，固溶體成分均勻 快冷時原子擴(kuò)散不充分，固溶體成分不均勻快冷時原子擴(kuò)散不充分，固溶體成分不均勻 晶內(nèi)偏析晶內(nèi)偏析危害：危害： 對材料的機(jī)械性能、抗腐蝕性能、工藝對材料的機(jī)械性能、抗腐蝕性能、工藝 性能都不利，性能都不利，降低力學(xué)性能、工藝性

16、能。降低力學(xué)性能、工藝性能。 晶內(nèi)偏析的消除：晶內(nèi)偏析的消除： ( (擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火) )將鑄件加熱到低于固相線以下將鑄件加熱到低于固相線以下 100-200100-200 左右左右，進(jìn)行長時間的保溫，使偏析，進(jìn)行長時間的保溫，使偏析 原子互相充分?jǐn)U散均勻原子互相充分?jǐn)U散均勻，獲得成分均勻的固，獲得成分均勻的固 溶體溶體 二、發(fā)生共晶反應(yīng)的合金的結(jié)晶 Pb-Sn合金相圖合金相圖 d d點為點為共晶點共晶點, , 表示表示d d點成分點成分( (共晶成分共晶成分) )的液相的液相 合金冷卻到合金冷卻到d d點溫度點溫度( (共晶溫度共晶溫度) )時時, , 共同結(jié)晶出共同結(jié)晶出c c點點 成分

17、的成分的相和相和e e 點成分的點成分的 相相 L Ld d(c c+e e) ) 共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)：一種液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種一種液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種 固相的反應(yīng)，生成的兩相固相的反應(yīng)，生成的兩相 混合物叫混合物叫共晶體共晶體 發(fā)生共晶反應(yīng)時三發(fā)生共晶反應(yīng)時三 相共存相共存, , 三相各自成分三相各自成分 確定確定, , 恒溫進(jìn)行恒溫進(jìn)行 Pb-SnPb-Sn、Al-SiAl-Si、Ag-CuAg-Cu合金具有共晶相圖。合金具有共晶相圖。 Pb-SnPb-Sn合金相圖中有三個單相區(qū)合金相圖中有三個單相區(qū): : L L：PbPb與與SnSn形成的液溶體形成的液溶體 ：SnSn溶于溶

18、于PbPb中的有限固溶體中的有限固溶體 ：PbPb溶于溶于SnSn中的有限固溶體中的有限固溶體 三個雙相區(qū)：三個雙相區(qū)：L+L+、 L+L+、+ + 一條一條L+L+三相共三相共 存線存線( (水平線水平線cdecde ) )。 這種相圖稱這種相圖稱共晶相圖共晶相圖 Pb-Sn合金相圖合金相圖 Pb-Sn合金相圖合金相圖 水平線水平線cdecde為共晶反應(yīng)線為共晶反應(yīng)線, , 成分在成分在cece之間的合之間的合 金平衡結(jié)晶時都會發(fā)生共晶反應(yīng)金平衡結(jié)晶時都會發(fā)生共晶反應(yīng) cfcf 線線為為SnSn在在PbPb中的溶解度線中的溶解度線(相的固溶線相的固溶線) )。 SnSn含量大于含量大于f f

19、點的合金從高溫冷卻到室溫時點的合金從高溫冷卻到室溫時, , 從從 相中析出相中析出相，叫二次相，叫二次：II II egeg線線為為PbPb在在SnSn中中 溶解度線。溶解度線。SnSn含量小含量小g g 點的合金點的合金, , 冷卻過程冷卻過程 中同樣發(fā)生二次結(jié)晶中同樣發(fā)生二次結(jié)晶, , 析出二次析出二次 1. 1. 合金合金I I的平衡結(jié)晶過程的平衡結(jié)晶過程 合金室溫組織為合金室溫組織為+II II 。 。 其組成相是：其組成相是：f f點成分的點成分的相相 g g點成分的點成分的相相。 運(yùn)用杠桿定律運(yùn)用杠桿定律, , 兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 組織組成物可以是單相組織組成物可

20、以是單相, , 或是兩相混合物或是兩相混合物 組織組成物組織組成物 合金組織中那些具有合金組織中那些具有 確定本質(zhì)確定本質(zhì), , 一定形成機(jī)制的特殊一定形成機(jī)制的特殊 形態(tài)的組成部分形態(tài)的組成部分 合金合金I I的室溫組織為的室溫組織為+II II 組織由組織由和和II II 二部分組成 二部分組成 和和II II為組織組成物 為組織組成物 組織組成物組織組成物和和II II 都為單相組成 都為單相組成, , 所所 以組織組成物以組織組成物、II II的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組成相 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組成相、 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等 2. 2. 合金合金II(II(共晶合金共晶合金) )的結(jié)晶過程的結(jié)晶過

21、程 合金的室溫組織：合金的室溫組織：共晶體共晶體(+)(+) 組織組成物：組織組成物：(+)(+) 組成相：組成相：和和相相 共晶合金組織的形態(tài)共晶合金組織的形態(tài) 3. 3. 合金合金(亞共晶合金亞共晶合金) )的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 位于共晶點左邊位于共晶點左邊, , 成分在成分在cdcd之間的合金之間的合金 合金室溫組織：合金室溫組織：初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物：、二次、二次、(+)(+) 組成相：組成相：、 組成相組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 合金室溫組織：合金室溫組織：初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物：、二次、二次、(+)(

22、+) 組織組成物組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： %100 2 )( cd d fg cg aw %100 2 )( cd d fg cf w %100 2 )( cd c w 4. 4. 過共晶合金過共晶合金( (合金合金)： 位于共晶點右邊位于共晶點右邊, , 成分在成分在 dede之間的合金之間的合金 過共晶合金過共晶合金室溫組織為室溫組織為: : 初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物： 、二次、二次 、(+)(+) 組成相：組成相：、 組成相組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： %100 3 )( fg f w %100 3 )( fg g w 過共晶合金過共

23、晶合金室溫組織為室溫組織為: : 初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物： 、二次、二次 、(+)(+) %100 2 )( ed d fg ef w %100 2 )( ed d fg eg w %100 2 )( ed e w 組織組成物組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 亞共晶合金組織亞共晶合金組織 過共晶合金組織過共晶合金組織 亞共晶合金和過共晶合金組織亞共晶合金和過共晶合金組織 初生初生+二次二次+(+)+(+) 初生初生+二次二次+(+)+(+) Cu-Ni相圖相圖 勻晶相圖勻晶相圖 K X X XX 1 2 K Tx (1) (1) 形核與長大形核與長大

24、(2) (2) 變溫結(jié)晶變溫結(jié)晶 (3) (3) 兩相的成分確定兩相的成分確定 (4) (4) 兩相的質(zhì)量比一定兩相的質(zhì)量比一定 (5)(5)固溶體結(jié)晶時成分變化固溶體結(jié)晶時成分變化 共晶相圖組織組成圖共晶相圖組織組成圖 過共晶合金：過共晶合金： 位于共晶點右邊位于共晶點右邊, , 成分在成分在 dede之間的合金之間的合金 過共晶合金過共晶合金室溫組織為室溫組織為: : 初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物： 、二次、二次 、(+)(+) 組成相：組成相：、 %100 24 )( ed d fg f w %100 24 )( ed d fg g w %100 2 )(

25、ed e w 組織組成物組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 組成相組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： %100 3 )( fg f w %100 3 )( fg g w 4 比重偏析比重偏析 合金在結(jié)晶時，如果結(jié)晶出來的晶體的比重與液體的合金在結(jié)晶時，如果結(jié)晶出來的晶體的比重與液體的 比重相差較大，那么這些晶體就后上浮或者下沉，最比重相差較大，那么這些晶體就后上浮或者下沉，最 終就會導(dǎo)致鑄件上、下部分的化學(xué)成分不一樣。這種終就會導(dǎo)致鑄件上、下部分的化學(xué)成分不一樣。這種 因比重不同而造成的化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，稱為比因比重不同而造成的化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，稱為比 重偏析重偏析 比重偏析的危害

26、比重偏析的危害 使鑄件各部分的成分、組織和性能不同，影響鑄件使用使鑄件各部分的成分、組織和性能不同，影響鑄件使用 比重偏析的消除比重偏析的消除 不能通過熱處理消除，不能通過熱處理消除，只能通過控制合金的成分、只能通過控制合金的成分、 澆注時進(jìn)行攪拌、增加冷卻速度來消除澆注時進(jìn)行攪拌、增加冷卻速度來消除 三、發(fā)生包晶反應(yīng)的合金的結(jié)晶 Pt-Ag合金相圖合金相圖 e e點點為包晶點為包晶點 e e點成分的合金冷卻到點成分的合金冷卻到 e e點溫度點溫度( (包晶溫度包晶溫度) )時發(fā)生時發(fā)生 包晶反應(yīng)：包晶反應(yīng)： L+L+ 反應(yīng)時三相共存反應(yīng)時三相共存, , 它它 們的成分確定們的成分確定, ,

27、恒溫進(jìn)行恒溫進(jìn)行 水平線水平線cedced 為包晶反應(yīng)線為包晶反應(yīng)線 cfcf為為AgAg在在中的溶解度線中的溶解度線, , egeg為為PtPt在在中的溶解度線中的溶解度線 Pt-AgPt-Ag、Ag-SnAg-Sn、Sn-SbSn-Sb合金具有包晶相圖合金具有包晶相圖 Pt-Ag合金相圖合金相圖 Pt-Ag Pt-Ag合金相圖中合金相圖中 存在三種相存在三種相: : L L相相: :PtPt與與AgAg形成形成 的的液溶體液溶體 相相: :AgAg溶于溶于PtPt中的中的 有限固溶體有限固溶體 相相: :PtPt溶于溶于AgAg中中 的的有限固溶體有限固溶體 四、發(fā)生共析反應(yīng)的合金的結(jié)晶

28、共析相圖形狀、各成分合金的結(jié)晶過程與共晶相圖類似共析相圖形狀、各成分合金的結(jié)晶過程與共晶相圖類似 d d 點成分點成分( (共析成分共析成分) )合金從合金從 液相經(jīng)過勻晶反應(yīng)生成液相經(jīng)過勻晶反應(yīng)生成相相, , 冷冷 卻到卻到d d 點溫度點溫度( (共析溫度共析溫度) )時時, , 恒恒 溫發(fā)生溫發(fā)生共析反應(yīng)共析反應(yīng): : (+)(+) 一種固相轉(zhuǎn)變成完全不同的一種固相轉(zhuǎn)變成完全不同的 兩種固相。兩種固相。 共析反應(yīng)產(chǎn)物兩相共析反應(yīng)產(chǎn)物兩相 混合物稱為混合物稱為共析體共析體 共析反應(yīng)在固態(tài)下進(jìn)行共析反應(yīng)在固態(tài)下進(jìn)行, , 轉(zhuǎn)變溫度低，原子擴(kuò)散慢，因而轉(zhuǎn)變溫度低，原子擴(kuò)散慢，因而 過冷度較大，

29、共析產(chǎn)物比共晶產(chǎn)物要細(xì)密且均勻過冷度較大，共析產(chǎn)物比共晶產(chǎn)物要細(xì)密且均勻 1 2 五、含有穩(wěn)定化合物的合金的結(jié)晶 穩(wěn)定化合物穩(wěn)定化合物: :具有一定的化學(xué)成分、固定的具有一定的化學(xué)成分、固定的 熔點熔點, , 熔化前不分解熔化前不分解, , 也不發(fā)生其它化學(xué)反應(yīng)也不發(fā)生其它化學(xué)反應(yīng) 如如: Mg-Si: Mg-Si合金能形成穩(wěn)定化合物合金能形成穩(wěn)定化合物MgMg2 2SiSi Mg-Si Mg-Si合金相圖屬于含有穩(wěn)定化合物的相圖合金相圖屬于含有穩(wěn)定化合物的相圖 把穩(wěn)定化合物看成把穩(wěn)定化合物看成 獨(dú)立的組元獨(dú)立的組元, , 相圖分成相圖分成 幾個簡單相圖幾個簡單相圖 Mg-SiMg-Si相圖可

30、分為相圖可分為 Mg-MgMg-Mg2 2SiSi和和MgMg2 2Si-SiSi-Si 兩個相圖分析兩個相圖分析 含有穩(wěn)定化合物的相圖含有穩(wěn)定化合物的相圖 二元相圖的分析二元相圖的分析 一、一、 二元相圖中的幾何規(guī)律二元相圖中的幾何規(guī)律 相鄰相區(qū)的相數(shù)差相鄰相區(qū)的相數(shù)差1 1（點接觸除外）相區(qū)接觸法則；（點接觸除外）相區(qū)接觸法則； 三相區(qū)的形狀是一條水平線，其上三點是平衡相的成分點三相區(qū)的形狀是一條水平線，其上三點是平衡相的成分點 單相區(qū)邊界線的延長線應(yīng)進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。單相區(qū)邊界線的延長線應(yīng)進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。 二、二、 相圖分析步驟相圖分析步驟 以穩(wěn)定的化合物分割相圖；以穩(wěn)定的化合物分割相

31、圖； 確定各點、線、區(qū)的意義；確定各點、線、區(qū)的意義； 分析具體合金的結(jié)晶過程及其組織變化。分析具體合金的結(jié)晶過程及其組織變化。 注：虛線、點劃線的意義尚未準(zhǔn)確確定的數(shù)據(jù)、磁學(xué)轉(zhuǎn)注：虛線、點劃線的意義尚未準(zhǔn)確確定的數(shù)據(jù)、磁學(xué)轉(zhuǎn) 變線、有序無序轉(zhuǎn)變線。變線、有序無序轉(zhuǎn)變線。 合金的性能取決于它的成分、結(jié)構(gòu)和組織合金的性能取決于它的成分、結(jié)構(gòu)和組織 相圖則可反映不同成分的合金在室溫時的平相圖則可反映不同成分的合金在室溫時的平 衡組織衡組織 因此因此, , 具有平衡組織的合金的性能與相圖之具有平衡組織的合金的性能與相圖之 間存在著一定的對應(yīng)關(guān)系間存在著一定的對應(yīng)關(guān)系 2.4 合金的性能與相圖的關(guān)系合金的性能與相圖的關(guān)系 固溶體性能固溶體性能 在相圖中部，隨著溶質(zhì)的在相圖中部，隨著溶質(zhì)的 溶入量越多，晶格畸變越大，溶入量越多，晶格畸變越大， 則合金的強(qiáng)度、硬度越高，電則合金