4.4-2材料的相结构与相图

二.共晶相图及其合金的凝固共晶合金的一些特殊的性质：比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造的操作；共晶合金比纯金属有更好的流动性，其在凝固之中防止了阻碍液体流动的枝晶形成，从而改善铸造性能；恒温转变（无凝固温度范围）减少了铸造缺陷，例如偏聚和缩孔；共晶凝固可获得多种形态的显微组织，尤其是规则排列的层状或杆状共晶组织可能成为优异性能的原位复合材料（insitucomposite）,共晶相图(Pb-Sn),形成条件：两组元在液态可无限互溶，而固态只能部分互溶，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，这样两相的混合物称为共晶组织或共晶体。,相图分析:点:两组元的熔点,最大固溶度,室温固溶度,共晶点线:液相线,固相线,固溶度线,共晶转变线区:三个单相区：液相区,两个固相区(f=2),三个两相区：两个液、固两相共存区(f=1),一个固、固两相共存区(f=1)一个三相区：共晶线(f=),2共晶合全的平衡凝固及其组织w(Sn)19的合金高于液相线：相液相线与固相线之间：(Pb)固相线与固溶度线之间:(Pb)的冷却低于固溶度线：(Pb)中析出II(Sn)简单表示方法：相(Pb)冷却,II,凝固组织,b.共晶合金平衡凝固过程：相=(Pb)+(Sn)=,II,和=,+II室温平衡组织：()共,Pb-Sn共晶合金显微组织：,c.亚共晶合金平衡凝固过程：相(Pb)(先共晶相)(余)=(Pb)+(Sn)=,II,和=,+II室温平衡组织：(先共晶相)()共IId过共晶合金室温平衡组织：(先共晶相)()共II,Pb-Sn亚共晶合金的显微组织：黑色树枝状:相；(白色：相)黑白相间区:(+)共晶体,Pb-Sn过共晶合金的显微组织：白色椭圆状：相(先共晶相)黑白相间区：(+)共晶体,3共晶合金的非平衡凝固a伪共晶在平衡凝固条件下，只有共晶成分的合金才能得到全部的共晶组织。然而在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。,出现伪共晶的成份范围：,b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共晶体，非平衡共晶组织的出现将严重影响材料的性能，应该消除之。,C离异共晶当先共晶相数量较多、共晶体数量较少，通常共晶体中的相依附于初生相生长，将共晶体中另一相推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶,三.包晶相图及其合金的凝固包晶相图形成条件：两组元在液态可无限互溶，而固态只能部分互溶。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。,包晶相图的液相线的液相线的固相线的固相线包晶转变线的固溶度线的固溶度线,2包晶合金的平衡凝固及其组织a.w(Ag)为42.4的PtAg合金（合金I）凝固过程：相(先共晶相)(余)+=,+II室温组织：,+II,凝固过程示意图：,b42.4w(Ag)66.3的pt-Ag（合金II）凝固过程：相(余1)+=L(余2)=冷却=,+II,凝固过程组织变化及室温组织：,+II,c10.5w(Ag)42.4的Pt-Ag合金（合金III）凝固过程：相(余)+=(余)=,+II=,+II,凝固过程组织变化：室温组织,+II+,+II,3包晶合金的非平衡凝固及其组织实际生产中的冷速较快，固体中的原子扩散往往不能充分进行，导致包晶反应的不完全性，即在低于包晶温度下，将同时存在未参与转变的液相和相，其中液相在继续冷却过程可能直接结晶出相或参与其他反应，而相仍保留在相的心部，形成包晶反应的非平衡组织(包晶偏析).,另外，某些原来不发生包晶反应的合金，在快冷条件下，由于初生相a凝固时存在枝晶偏析而使剩余的L和a相发生包晶反应，出现某些平衡状态下不应出现的相。与非平衡共晶组织一样，包晶转变产生的非平衡组织也可通过扩散退火消除。,四.复杂二元相图的分析方法（1）先看相图中是否存在稳定化合物(横向看)，如有，则以这些化合物为界，把相图分成几个区域进行分析；再看两组元是否存在同素异构转变(纵向看)。（2）根据相区接触法则，区别并标出各相区。（3）找出三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型，写出反应式。,二元体系中的三相平衡转变：,具有稳定化合物的相图：,具有不稳定化合物的相图：,具有同素异构转变的相图：,（4）应用相图分析具体合金随温度改变而发生的相转变和组织变化规律。在单相区，该相的成分与原合金相同；在两相区，不同温度下两相成分分别沿其相界线而变。根据研究的温度画出连结线，其两端分别与两条相界相交，由此根据杠杆法则可求出两相的相对量。三相共存时，三个相的成分是固定的