金屬與合金的相圖的表達(dá)意義

金屬與合金的相圖的表達(dá)意義6/23/20232金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖

在實(shí)際工業(yè)中，廣泛使用的不是單組元材料，而是由二元及以上組元組成的多元系合金材料。多組元的加入，使材料的凝固過(guò)程和凝固產(chǎn)物趨于復(fù)雜，這為材料性能的多變性及其選擇提供了契機(jī)。在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的體系。相圖：表明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡(jiǎn)明示圖，也稱(chēng)為平衡圖或狀態(tài)圖(EquiliumDiagram)，就是將不同的溫度以及在該溫度下對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定相，連同它的成分范圍，匯集到一起構(gòu)成的多元素信息，來(lái)表示合金系中的合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系。6/23/20233金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖平衡——在一定條件下合金系中參與相變過(guò)程的各相的成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化所達(dá)到一種狀態(tài)。此時(shí)合金系的狀態(tài)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而改變。合金在極其緩慢冷卻條件下的結(jié)晶過(guò)程，一般可以認(rèn)為是平衡的結(jié)晶過(guò)程。相圖是分析合金相組成及其轉(zhuǎn)變的有效工具。利用相圖可以知道各種成分的合金在不同溫度下存在哪些相、各個(gè)相的成分及其相對(duì)量。掌握相圖的分析和使用方法，有助于了解合金組織狀態(tài)和預(yù)測(cè)合金性能，可以作為熔煉、鑄造、鍛造及熱處理的重要依據(jù)。也是分析合金組織的重要參考資料。6/23/20234金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1二元合金相圖目前已測(cè)定出許多二元合金系的成分與其熔點(diǎn)和固態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系曲線，并分析了不同成分的合金在不同溫度下的組織狀態(tài)。二元合金相圖就是以這些試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)而建立起來(lái)的?！?.1.1二元合金相圖的建立和表示方法§2.1.1.1二元相圖的表示方法常壓下二元合金的相狀態(tài)決定于溫度和成分。因此二元合金相圖可用溫度－成分坐標(biāo)系的平面圖來(lái)表示。

如果合金由A和B兩個(gè)組元組成，橫軸的一端表示純組元A，另一端表示純組元B，則任何一個(gè)合金的成分都可以在橫軸上找到相應(yīng)的一點(diǎn)。6/23/20235金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖

合金成分的表示方法有兩種：一種是質(zhì)量分?jǐn)?shù)，另一種是摩爾分?jǐn)?shù)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)之間的換算關(guān)系：例如：A組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為WA，摩爾分?jǐn)?shù)為xA，相對(duì)原子量為m

；B組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為WB，摩爾分?jǐn)?shù)為xB，相對(duì)原子量為

n，則：6/23/20236金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖

在由溫度軸和成分軸構(gòu)成的坐標(biāo)平面中的任意一點(diǎn)叫做“表象點(diǎn)”。二元合金相圖可以看成是由許多表象點(diǎn)構(gòu)成的。一個(gè)表象點(diǎn)的坐標(biāo)值就反映了一個(gè)給定合金的成分和溫度。在相圖中，根據(jù)表象點(diǎn)所在的區(qū)域，可確定這個(gè)合金在這個(gè)溫度下含有哪些相。由相圖還可確定給定合金的相變溫度。

方法是：對(duì)應(yīng)給定合金的成分值作垂直成分軸的垂線，垂線與相圖中各條曲線有交點(diǎn)，這些交點(diǎn)的溫度坐標(biāo)值便是給定合金相應(yīng)的相變溫度。6/23/20237金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖6/23/20238金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖

二元相圖是根據(jù)各種成分材料的臨界點(diǎn)繪制的，臨界點(diǎn)表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生本質(zhì)變化的相變點(diǎn)。測(cè)定材料臨界點(diǎn)有動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法兩種方法，動(dòng)態(tài)法有熱分析、膨脹法、電阻法等；靜態(tài)法有金相法、X射線結(jié)構(gòu)分析等，常用的方法是熱分析法。相圖的精確測(cè)定必須由多種方法配合使用完成。6/23/20239金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖測(cè)定過(guò)程：①配制不同成分的合金→②測(cè)定各合金的冷卻曲線→③找出各合金冷卻曲線的臨界點(diǎn)（結(jié)晶開(kāi)始和結(jié)晶終了溫度）位置→④把各點(diǎn)標(biāo)入溫度-成分坐標(biāo)圖里→⑤連接相同屬性的點(diǎn)，劃分出相區(qū)，標(biāo)出各相區(qū)存在的相。Cu-Ni

合金相圖熱分析法測(cè)定6/23/202310金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1.2相律和杠桿定律§2.1.2.1相律及應(yīng)用相律：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。表達(dá)式：f=c-p+2（f–自由度數(shù)；c-組元數(shù)；p-相數(shù)）。通常情況下，壓力對(duì)液固相間的影響不大，所以，凝聚態(tài)系統(tǒng)下可以不考慮壓力的影響，即壓力一定時(shí)：f=c-p+1。應(yīng)用可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元系2個(gè)，二元系3個(gè)?？梢越忉尲兘饘倥c二元合金的結(jié)晶差別。純金屬結(jié)晶恒溫進(jìn)行，二元合金變溫進(jìn)行。6/23/202311金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2杠桿定律杠桿定律—平衡狀態(tài)兩相的成分及相對(duì)含量的計(jì)算工具。在合金的結(jié)晶過(guò)程中，合金各相的成分及其相對(duì)含量都在不斷地發(fā)生變化，其中杠桿定律是確定任一溫度下平衡狀態(tài)的兩相的成分和相對(duì)含量的有力工具。計(jì)算過(guò)程主要含兩個(gè)步驟：確定平衡相的成分；（即液、固相線上的成分點(diǎn)）確定平衡相的相對(duì)含量：直接測(cè)量計(jì)算或投影到成分軸測(cè)量計(jì)算。6/23/202312金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+12acba1b1c1T1T2杠桿定律：在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)每一確定的溫度T1，兩相質(zhì)量的比值是確定的。即：QL/Q=b1c1/a1b1杠桿定律推論：在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)溫度T1時(shí)兩相在合金b中的相對(duì)質(zhì)量各為：

QL/QH=b1c1/a1c1Q/QH=a1b1/a1c1 =1-QL/QH06/23/202313金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖杠桿定律的證明6/23/202314金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖證明：設(shè)合金的質(zhì)量為Q合金，其中Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%，在T1溫度時(shí)，L相中的Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，α相中的Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為c%。則：Q（Ni）＝L（Ni）+α（Ni）即：Q合金

×b%＝QL

×a%＋Qα×c%∵Q合金＝QL＋Qα

∴（QL＋Qα)×b=QL×

a＋Qα×c∴QL/Qα=(c－b)/(b－a)∴QL/Qα=bc/ab或QL×ab=Qα×bc6/23/202315金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖杠桿定律的運(yùn)用由杠桿定律可算出合金中液相和固相在合金中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（即相對(duì)質(zhì)量）分別為：

QL/Q合金=W(L)=bc/ac

Qα/Q合金=W(α)=ab/ac運(yùn)用杠桿定律的注意事項(xiàng)只適用于相圖中的兩相區(qū)，并且只能在平衡狀態(tài)下使用。杠桿的兩個(gè)端點(diǎn)為給定溫度時(shí)兩相的成分點(diǎn)，而支點(diǎn)為合金的成分點(diǎn)。6/23/202316金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1.3二元合金相圖的基本類(lèi)型§2.1.3.1勻晶相圖及固溶體的結(jié)晶勻晶相圖---發(fā)生勻晶反應(yīng)的合金的相圖勻晶轉(zhuǎn)變——合金的結(jié)晶都是從液相結(jié)晶出單相的固溶體，這種結(jié)晶過(guò)程稱(chēng)為勻晶轉(zhuǎn)變。表達(dá)式：L

α一、概念及相圖分析兩組元不但在液態(tài)無(wú)限互溶，而且在固態(tài)也無(wú)限互溶的二元合金系所形成的相圖。具有典型勻晶相圖的合金系有：

Cu-Ni系、Ag-Au系、Fe-Cr系、Cr-Mo系等6/23/202317金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖銅-鎳合金勻晶相圖CuNiNi%T，C2040608010010001100120013001400150010831455LL+純銅熔點(diǎn)純鎳熔點(diǎn)液相線固相線液相區(qū)固相區(qū)液固兩相區(qū)6/23/202318金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖二、勻晶合金的結(jié)晶過(guò)程—?jiǎng)蚓Ш辖鹋c純金屬不同，它沒(méi)有一個(gè)恒定的熔點(diǎn)，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶。abcdTCtLLL勻晶轉(zhuǎn)變L

冷卻曲線CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+6/23/202319金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+12acba1b1c1T1T2杠桿定律：在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)每一確定的溫度T1，兩相質(zhì)量的比值是確定的。即：QL/Q=b1c1/a1b1杠桿定律推論：在兩相區(qū)內(nèi)，對(duì)應(yīng)溫度T1時(shí)兩相在合金b中的相對(duì)質(zhì)量各為：

QL/QH=b1c1/a1c1Q/QH=a1b1/a1c1 =1-QL/QH0三、相對(duì)量的計(jì)算及杠桿定律的運(yùn)用6/23/202320金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖舉例：求30%Ni合金在1280C時(shí)相的相對(duì)量。CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+ac30a1b1c11280C解：作成分線和溫度線如圖。6618根據(jù)杠桿定律推論，Q/

QH

=a1b1/a1c1=12/48=1/4(25%)答：所求合金在1280時(shí)相的相對(duì)質(zhì)量為25%6/23/202321金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖四、勻晶結(jié)晶特點(diǎn)形核與長(zhǎng)大：與純金屬一樣,α固溶體從液相中結(jié)晶出來(lái)的過(guò)程中，也包括有形核與長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程，但固溶體更趨于呈樹(shù)枝狀長(zhǎng)大。變溫結(jié)晶：固溶體結(jié)晶在一個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，即為一個(gè)變溫結(jié)晶過(guò)程。兩相的成分確定：在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時(shí)兩相的成分是確定的。6/23/202322金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖兩相的質(zhì)量比一定

在兩相區(qū)內(nèi)，溫度一定時(shí)，兩相的質(zhì)量比是一定的，如在T1溫度時(shí)，兩相的質(zhì)量比可用下式表達(dá)：

或

上式稱(chēng)之為杠桿定律，它只適用于相圖中的兩相區(qū)，并且只能在平衡狀態(tài)下使用。杠桿端點(diǎn)：為給定溫度時(shí)兩相的成分點(diǎn)。杠桿支點(diǎn)：為合金的成分點(diǎn)。6/23/202323金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖容易產(chǎn)生枝晶偏析----不平衡結(jié)晶過(guò)程

由于固溶體結(jié)晶時(shí)成分是變化的，緩慢冷卻時(shí)原子的擴(kuò)散能充分進(jìn)行，最終形成成分均勻的固溶體。如果冷卻較快，原子擴(kuò)散不能充分進(jìn)行，則形成成分不均勻的固溶體。先結(jié)晶的樹(shù)枝晶晶枝含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶的樹(shù)枝晶晶枝含低熔點(diǎn)組元較多。結(jié)果造成在一個(gè)晶粒內(nèi)化學(xué)成分分布不均，這種現(xiàn)象稱(chēng)為枝晶偏析。6/23/202324金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖固溶體的不平衡結(jié)晶過(guò)程造成晶內(nèi)偏析或枝晶偏析：

枝晶偏析對(duì)材料機(jī)械性能、抗腐蝕性能、工藝性能都不利。生產(chǎn)上為了消除其影響，常把合金加熱到高溫(低于固相線100℃左右)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散，獲得成分均勻的固溶體，這種處理稱(chēng)為擴(kuò)散退火（均勻化退火）。CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+Cu-Ni合金枝晶偏析示意圖2023/6/2325材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件§2.1.3.2共晶相圖及其結(jié)晶過(guò)程一、概念及相圖分析二元共晶相圖—兩組元在液態(tài)相互無(wú)限互溶，在固態(tài)相互有限互溶，并通過(guò)共晶轉(zhuǎn)變形成共晶組織的二元合金系所形成的相圖。共晶轉(zhuǎn)變（EutecticReaction）—一定成分的液態(tài)合金，在一定的溫度下，同時(shí)結(jié)晶出兩種成分一定的固相的轉(zhuǎn)變。共晶體—共晶反應(yīng)形成的機(jī)械混合物。共晶反應(yīng)式—L

α+β金屬材料中Al-Si，Al-Sn，Pb-Bi，Pb-Sn，Ag-Cu等合金系以及Fe-C合金，陶瓷材料Mg-CaO系中都具有此類(lèi)相圖.第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2326材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件相圖分析：以Pb-Sn合金為例PbSnSn%T,C鉛-錫二元合金共晶相圖液相線L固相線+L+L+固溶線固溶線第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2327材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件共晶轉(zhuǎn)變分析PbSnT,CL+L+L+共晶反應(yīng)線表示從c點(diǎn)到e點(diǎn)范圍的合金，在該溫度上都要發(fā)生不同程度上的共晶反應(yīng)。ce共晶點(diǎn)表示d點(diǎn)成分的合金冷卻到此溫度發(fā)生完全的共晶轉(zhuǎn)變。dLd

c

+

e第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2328材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件Pb-Sn合金相圖第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2329材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件共晶相圖分析總結(jié)（Pb-Sn合金相圖）三個(gè)單相區(qū)：L、α、β三個(gè)兩相區(qū)：L+α、L+β、α+βadb－液相線acdeb－固相線cde－L+α+β的三相共存線，共晶反應(yīng)線d點(diǎn)－共晶點(diǎn)，表示此點(diǎn)成分(共晶成分)的合金冷卻到此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度(共晶溫度)時(shí)，同時(shí)結(jié)晶出c點(diǎn)成分的α相和e點(diǎn)成分的β相。共晶反應(yīng)時(shí)，三相共存，各相成分確定，反應(yīng)在恒溫下平衡地進(jìn)行。第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2330材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件cf線－Sn在Pb中的溶解度曲線(或α相的固溶線)。溫度降低，固溶體的溶解度下降。Sn含量大于f點(diǎn)的合金從高溫冷卻到室溫時(shí)，從α相中析出β相以降低α相中Sn含量，寫(xiě)作βII。這種二次結(jié)晶可表達(dá)為：α→βII。

eg線－Pb在Sn中溶解度曲線(或β相的固溶線)。Sn含量小g點(diǎn)的合金，冷卻過(guò)程中同樣發(fā)生二次結(jié)晶，析出二次α以降低β相中Pb的含量，寫(xiě)作αII

。這種二次結(jié)晶可表達(dá)為：β→αII。第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2331材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件共晶反應(yīng)要點(diǎn)共晶轉(zhuǎn)變?cè)诤銣叵逻M(jìn)行；轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個(gè)不同的固相；存在一個(gè)確定的共晶點(diǎn)，在該點(diǎn)凝固溫度最低；成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。PbSnT,CL+

L

+L+183ced第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2332材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件二、結(jié)晶過(guò)程固溶體合金結(jié)晶過(guò)程（合金Ⅰ）共晶合金結(jié)晶過(guò)程（合金Ⅱ）亞共晶合金結(jié)晶過(guò)程（合金Ⅲ）過(guò)共晶合金結(jié)晶過(guò)程（合金Ⅳ）第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2333材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X1合金（固溶體合金）結(jié)晶過(guò)程分析cefgX1T,CtLLL+冷卻曲線+

Ⅱ1234{PbSnT,CL+L+L+183edⅡL第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2334材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X1合金結(jié)晶特點(diǎn)：T,CtLLLL+冷卻曲線+

Ⅱ

Ⅱ沒(méi)有共晶反應(yīng)過(guò)程，而是經(jīng)過(guò)勻晶反應(yīng)形成單相固相。要經(jīng)過(guò)脫溶反應(yīng)，室溫組織組成物為：+Ⅱ什么叫組織組成物？組織組成物是由一定的相構(gòu)成的，具有一定形成機(jī)制、一定形態(tài)特征的組成部分。

第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2335材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織：α+βII

室溫組成相：α相和β相提問(wèn)：如何計(jì)算組織組成物和組成相的相對(duì)含量？有何注意事項(xiàng)？w(α)=x1g/fg×100%w(βII)=fx1/fg×100%or：w(βII)=1－w(α)組織組成物可以是單相，或是兩相混合物。這里，室溫組織組成物α和βII皆為單相，所以它的組織組成物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等.第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2336材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件

X2合金（共晶合金）結(jié)晶過(guò)程分析X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶體冷卻曲線(+)PbSnT,CL+L

+L

+183cedPbSnT,CL+L

+L

+183cedPbSnT,CL+L

+L

+183cedPbSnT,CL+L

+L

+183cedPbSnT,CL+L+L+183ced第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2337材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織:

共晶體（α+β）＋αⅡ＋

βⅡ注意：二次相，在實(shí)際組織中確實(shí)存在，但在顯微組織中幾乎分辨不出，因?yàn)樗鼈兓旌嫌诠簿ЫM織中，故室溫組織可寫(xiě)為（α+β）。室溫組成相：α相和β相w(α)=x2g/fg×100%w(β)=fx2/fg×100%or：w(β)=1－w(α)第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2338材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X3合金（亞共晶合金）結(jié)晶過(guò)程分析X3T,CtLL+(+)++

Ⅱ12(+)+PbSnT,CL

+

L

+L

+183cedL+(+)+冷卻曲線第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2339材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2340材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織：α+βⅡ＋

（α＋β）

w(α＋β)=2c/cd×100%w(α)=(c’g/fg)×(2d/cd)×100%w(βⅡ)=(fc’/fg)×(2d/cd)×100%室溫組成相：α相和β相w(α)=x3g/fg×100%

w(β)=fx3/fg×100%or：w(β)=1－w(α)

所有亞共晶合金的結(jié)晶過(guò)程與合金Ⅲ相同,僅組織組成物和組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，成分越靠近共晶點(diǎn)，合金中共晶體的含量越多。第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2341材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件X4合金（過(guò)共晶合金）結(jié)晶過(guò)程分析X4T,CtLL+(+)++

Ⅱ12(+)+PbSnT,CL

+

L+L+183cedL+(+)+冷卻曲線第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2342材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義2023/6/2343材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件室溫組織：β+αⅡ+（α＋β）

w(α＋β)=2e/de×100%w(β)=(fe’/fg)×(d2/de)×100%w(αⅡ)=(e’g/fg)×(d2/de)×100%室溫組成相：α相和β相

w(α)=x4g/fg×100%

w(β)=fx4/fg×100%or：w(β)=

1-w(α)

所有過(guò)共晶合金的結(jié)晶過(guò)程與合金IV相同,僅組織組成物和組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，成分越靠近共晶點(diǎn)，合金中共晶體的含量越多。第2章金屬及合金的相圖金屬與合金的相圖的表達(dá)意義6/23/202344金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖亞共晶合金和過(guò)共晶合金的顯微組織圖亞共晶合金組織過(guò)共晶合金組織練習(xí)：畫(huà)出過(guò)共晶合金（合金Ⅳ）的結(jié)晶過(guò)程示意圖，分析其結(jié)晶過(guò)程；寫(xiě)出室溫組成物和室溫組成相，分別計(jì)算他們的相對(duì)含量。6/23/202345金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1.3.3包晶相圖及其結(jié)晶過(guò)程包晶相圖：發(fā)生包晶反應(yīng)的合金的相圖。包晶轉(zhuǎn)變：一定成分的液相與一定成分的固相在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)，形成一種新固相的過(guò)程。表達(dá)式：α＋L

β一、概念及相圖分析

兩組元液態(tài)完全互溶，固態(tài)形成有限互溶，并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖。金屬材料中Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合金具有包晶相圖。

恒溫6/23/202346金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖包晶轉(zhuǎn)變：Ld+cePtAgAg%T,C鉑-銀合金包晶相圖L+L+L+cedfgT,CtLL+L+

+Ⅱ6/23/202347金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1.3.3包晶相圖及其結(jié)晶過(guò)程Pt—Ag合金相圖6/23/202348金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖包晶相圖分析小結(jié)（Pt-Ag合金相圖）三個(gè)單相區(qū)：L、α、β三個(gè)雙相區(qū)：L+α、L+β、α+βe點(diǎn)－包晶點(diǎn)，表示此點(diǎn)成分(包晶成分)的合金冷卻到此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度(包晶溫度)時(shí)，發(fā)生包晶反應(yīng)。adb－液相線aceb－固相線ced－L、α、β三相共存，包晶反應(yīng)線6/23/202349金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖cf線－Ag在Pt中的溶解度線(或α相的固溶線)。溫度降低，α固溶體的溶解度下降。Ag含量大于f點(diǎn)的合金從高溫冷卻到室溫時(shí)，從α相中析出富銀的βII相以降低α相中Ag含量：

α→βII。eg線－Pt在Ag中溶解度線(或β相的固溶線)。Ag含量小g點(diǎn)的合金，冷卻過(guò)程中同樣發(fā)生二次結(jié)晶，析出富Pt的αII相：

β→αII。6/23/202350金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖二、結(jié)晶過(guò)程（以合金Ⅰ為例）6/23/202351金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖室溫組織

β＋αⅡ室溫組成相：α相和β相

w(α)=x1g/fg×100%

w(β)=fx1/fg×100%or：w(β)=1－w(α)

室溫組織組成物都為單相，故它們的相對(duì)質(zhì)量與組成相的相對(duì)質(zhì)量相同。6/23/202352金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖練習(xí)：分析Ⅱ、Ⅲ合金的結(jié)晶過(guò)程6/23/202353金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖三、包晶偏析包晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物β相包圍著初生相α，使液相與α相隔開(kāi)，液相和α相中原子之間的相互擴(kuò)散必須通過(guò)β相，這就導(dǎo)致了包晶轉(zhuǎn)變的速度往往是極緩慢的。實(shí)際生產(chǎn)中的冷速較快，包晶反應(yīng)所依賴(lài)的固體中的原子擴(kuò)散往往不能充分進(jìn)行，導(dǎo)致生成的β固溶體中發(fā)生較大的偏析，稱(chēng)之為包晶偏析，通過(guò)擴(kuò)散退火消除。6/23/202354金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖§2.1.3.4其它類(lèi)型的二元合金相圖一、共析相圖

共析相圖：兩組元在液態(tài)相互無(wú)限互溶，在固態(tài)相互有限溶解，并發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的二元合金系所形成的相圖。共析轉(zhuǎn)變：一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外兩個(gè)一定成分的固相（共析體）的轉(zhuǎn)變過(guò)程。表達(dá)式：γα＋β三相共存，各相成分確定，溫度恒定。共析轉(zhuǎn)變?cè)贔e-Fe3C相圖中非常重要，其詳細(xì)應(yīng)用見(jiàn)第四章。恒溫6/23/202355金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖AB共析轉(zhuǎn)變：(+)

共析體T,C

+

+

+cedL

+L6/23/202356金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖

共析相圖中各種成分合金的結(jié)晶過(guò)程的分析與共晶相圖相似，但因共析反應(yīng)是在固態(tài)下進(jìn)行的，所以共析產(chǎn)物比共晶產(chǎn)物要細(xì)密得多。為什么？

6/23/202357金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖二、具有化合物的二元相圖在某些二元系中，可形成一個(gè)或幾個(gè)化合物，由于它們位于相圖中間，故又稱(chēng)中間相；中間的兩邊一般為金屬，又稱(chēng)為金屬間化合物。根據(jù)化合物的穩(wěn)定性可分為穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物。穩(wěn)定化合物：有確定的熔點(diǎn)，可熔化成與固態(tài)相同成分液體的那類(lèi)化合物。在分析含有穩(wěn)定化合物的相圖時(shí)，可把穩(wěn)定化合物看成為一個(gè)獨(dú)立的組元，并將整個(gè)相圖分割成幾個(gè)簡(jiǎn)單相圖。如下面的Mg-Si相圖可分為Mg-Mg2Si和Mg2Si-Si兩個(gè)相圖來(lái)進(jìn)行分析。6/23/202358金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖Mg-Si合金相圖6/23/202359金屬與合金的相圖的表達(dá)意義第2章金屬及合金的相圖三、復(fù)雜二元相圖的分析方法先看相圖中是否存在穩(wěn)定化合物，如有，則以這些化合物為界，把相圖分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析。根據(jù)相區(qū)接觸法則，兩個(gè)單相區(qū)夾一個(gè)雙相區(qū)，區(qū)別和標(biāo)定各相區(qū)。找出三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變