华南理工大学机械工程材料第四章

1、第一节第一节 合金的相结构合金的相结构第二节第二节 二元合金相图的建立二元合金相图的建立第五节第五节 包晶相图包晶相图第四节第四节 共晶相图共晶相图第三节第三节 匀晶相图匀晶相图第七节第七节 合金的性能和相图的关系合金的性能和相图的关系第六节第六节 相成稳定化合物的相图相成稳定化合物的相图第四章 合金的相结构与二元合金相图主要内容主要内容 合金相结构合金相结构 相律和杠杆定律相律和杠杆定律 常见的二元合金相图常见的二元合金相图匀晶、共晶、包晶、共析匀晶、共晶、包晶、共析 根据相图分析平衡结晶过程根据相图分析平衡结晶过程 非平衡结晶及组织非平衡结晶及组织1、合金合金 两种或两种以上的金属，或金属

2、与非金属元素组成的两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质具有金属特性的物质, 如铁碳合金等。如铁碳合金等。 2、组元组元 组成合金最基本、独立的物质称为组元组成合金最基本、独立的物质称为组元 ，是组成合金是组成合金的元素，但也可以是化合物，有二元、三元等；的元素，但也可以是化合物，有二元、三元等；实例实例：黄铜的组元是黄铜的组元是铜铜和和锌锌； 碳钢的组元铁和碳，或者是碳钢的组元铁和碳，或者是铁铁和和金属化合物金属化合物FeFe3 3C C。几个重要概念几个重要概念3、相、相 合金组织中成分、结构和性质相同的部分，有相界面合金组织中成分、结构和性质相同的部分，有相界面

3、分开，是合金组织最基本的组成部分。分开，是合金组织最基本的组成部分。说明说明：合金的组织可以由一种或多种相组成，相与相之间：合金的组织可以由一种或多种相组成，相与相之间由界面（即由界面（即相界相界）隔开，越过界面，结构与性质都会发生）隔开，越过界面，结构与性质都会发生突变。突变。实例实例：铁碳合金在固态下有：铁碳合金在固态下有铁素体铁素体、奥氏体奥氏体和和渗碳体渗碳体等基等基本相。本相。几个重要概念几个重要概念4、合金系合金系 由给定组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个由给定组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个合金系统。合金系统。几个重要概念几个重要概念5、组织组织 金属金属内部的情景

4、内部的情景，包括晶粒大小、形状、种类以及各晶粒，包括晶粒大小、形状、种类以及各晶粒之间的相对数量和分布。之间的相对数量和分布。低倍组织（宏观组织）低倍组织（宏观组织）：用放大几十倍的放大镜或用肉眼所：用放大几十倍的放大镜或用肉眼所观察到的组织；观察到的组织；显微组织显微组织：用放大：用放大10020001002000倍的光学显微镜所观察到的组织；倍的光学显微镜所观察到的组织；电镜组织（精细组织）电镜组织（精细组织）：用放大几千倍到几十万倍的电子显：用放大几千倍到几十万倍的电子显微镜观察到的组织。微镜观察到的组织。几个重要概念几个重要概念5、组织组织组成相性质组成相性质 组织性质组织性质 合金性

5、质合金性质 结构：指原子集合体中各原子的具体组合方式。原子结构、晶体结构、相结构几个重要概念几个重要概念第一节 合金的相结构为什么在固态合金中就可能出现不同的相结构？为什么在固态合金中就可能出现不同的相结构？从金属的凝固过程考虑从金属的凝固过程考虑 均匀的液体（液相）均匀的液体（液相） 凝固 固态合金固态合金各组元的晶体结构、原子结构不同、各组元相互作用不同各组元的晶体结构、原子结构不同、各组元相互作用不同 不同的相结构不同的相结构第一节 合金的相结构基本相结构基本相结构固溶体固溶体置换固溶体置换固溶体间隙固溶体间隙固溶体正常价化合物正常价化合物电子化合物电子化合物间隙相间隙相间隙相化合物间隙

6、相化合物复杂结构间隙化合物复杂结构间隙化合物金属化合物金属化合物根据组元之间的相互作用，固态合金中的根据组元之间的相互作用，固态合金中的基本相结构基本相结构可分为：可分为：第一节 合金的相结构1. 固溶体的分类固溶体的分类：(1) 按溶质原子按溶质原子在晶格中的在晶格中的位置位置 置换固溶体置换固溶体 、间隙固溶体间隙固溶体特点：特点：保持溶剂晶格类型保持溶剂晶格类型 一、固溶体一、固溶体组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。置换固溶体置换固溶体间隙固溶体间隙固溶体 (2) 按固溶度按固溶度 有限固溶体、无限固溶体有限固溶体、无限固溶体无序分布无序分布短程

7、有序分布短程有序分布偏聚分布偏聚分布(3) 按相对分布按相对分布 有序固溶体、无序固溶体有序固溶体、无序固溶体 第一节 合金的相结构1.固溶体的分类固溶体的分类：有序固溶体本质上就是无序固溶体与金属化合物的过渡相有序固溶体本质上就是无序固溶体与金属化合物的过渡相！溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度强度、硬度升高的现象。 溶质原子溶质原子%，b、HB,、k 固溶强化效果：间隙固溶体置换固溶体。固溶强化效果：间隙固溶体置换固溶体。 产生原因：产生原因：1、晶格畸变，位错运动受阻、晶格畸变，位错运动受阻 2、位错钉扎、位错钉扎三种强化方式：三种强化方式：细晶强化、形变强化、固溶强化细晶强化、形

8、变强化、固溶强化2.2.固溶体的性能固溶体的性能固溶强化固溶强化第一节 合金的相结构物理性能方面物理性能方面：随着溶质原子浓度的增加，固溶体的电阻率升高，因此工业上应用的精密电阻和电热材料等，都广泛应用固溶体合金。 合金组元间按一定比例发生合金组元间按一定比例发生相互作用相互作用而形成的一种新相，而形成的一种新相，又称中间相又称中间相，如，如Fe3C、CuAl2等。等。 晶格类型与性能均不同于任一组元。晶格类型与性能均不同于任一组元。 一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。 具有一定的金属性质，又称金属化合物。具有一定的金属性质，又称金

9、属化合物。 金属化合物的性能特点金属化合物的性能特点：三高三高 (高熔点高熔点、高硬度高硬度、高脆性高脆性) 当合金中存在金属化合物时，将使合金的强度、硬度及耐磨性提高，但会使塑性降低。所以，金属化合物是结构材料及工具材料的重要组成相。二、金属化合物二、金属化合物第一节 合金的相结构 影响金属化合物形成及结构的主要因素有电负性、电子电负性、电子浓度、原子尺寸浓度、原子尺寸等。每一种影响因素都对应着一类化合物。1、正常价化合物正常价化合物： 具有严格的化合比，符合原子价规律，成具有严格的化合比，符合原子价规律，成分固定，可用化学式表示。受分固定，可用化学式表示。受电负性电负性因素控制因素控制 正

10、常价化合物通常是由金属元素与周期表中第A A、A A、A A族元素组成。如Mg2Si、Mg2Sn、MnS，其中Mg2Si是铝合金中常见的强化相，MnS是钢材中常见的夹杂物。 这类化合物一般具有较高的硬度，脆性较大。二、金属化合物二、金属化合物第一节 合金的相结构 影响金属化合物形成及结构的主要因素有电负性、电子电负性、电子浓度、原子尺寸浓度、原子尺寸等。每一种影响因素都对应着一类化合物。2、电子化合物电子化合物：按照电子浓度的比值形成化合物，不遵守原：按照电子浓度的比值形成化合物，不遵守原子价规律子价规律 ，而是按照一定电子浓度的比值形成的化合物，电，而是按照一定电子浓度的比值形成的化合物，电

11、子浓度不同，所形成的化合物的晶格类型也不同。受子浓度不同，所形成的化合物的晶格类型也不同。受电子浓电子浓度度因素控制因素控制 电子化合物由第B族或过渡元素与第B、A、A族金属元素形成的金属化合物。 电子化合物虽然可用化学分子式表示，但其成分可以在一定范围内变化，因此把它看作是以化合物为基的固溶体。 电子化合物具有很高的熔点和硬度，但脆性很大。二、金属化合物二、金属化合物第一节 合金的相结构3、间隙化合物间隙化合物：受组元的受组元的原子尺寸原子尺寸因素控制，通常是由过渡因素控制，通常是由过渡族金属与原子半径很小的非金属元素族金属与原子半径很小的非金属元素(如如H、N、C、B等等)组成。组成。 原

12、子半径比原子半径比rx/rm0.59：复杂结构的间隙化合物（：复杂结构的间隙化合物（ Fe3C)间隙化合物也具有很高的熔点和硬度，但比间隙相要低些，而且加热时也较易分解，是合金钢中的重要组成相。二、金属化合物二、金属化合物第一节 合金的相结构 组元间既不溶解，也不反应组元间既不溶解，也不反应机械混合物机械混合物 如，珠光体：如，珠光体：FFe3C第一节 合金的相结构珠光体为基体的灰口铸铁珠光体为基体的灰口铸铁G呈片状呈片状珠光珠光体体 组元间既不溶解，也不反应组元间既不溶解，也不反应机械混合物机械混合物 如，珠光体：如，珠光体：FFe3C第一节 合金的相结构点状和小球状结构珠光体点状和小球状结

13、构珠光体组元之间相互溶解组元之间相互溶解固溶体固溶体间隙固溶体与间隙相的区别：间隙固溶体与间隙相的区别： 后者为化合物，具有与组元完全不同的晶体结构，后者为化合物，具有与组元完全不同的晶体结构，而前者保持溶剂组元的晶格类型。而前者保持溶剂组元的晶格类型。组元之间相互反应组元之间相互反应金属化合物金属化合物第一节 合金的相结构第二节 二元相图的建立相图：相图：合金系中合金系中 相组成相组成合金成分合金成分温度温度之间关系的图解之间关系的图解 LLL温度温度合金成分合金成分图中的图中的E点表示在点表示在500 下，下，A%=40%，B%=60%表象点表象点303050502020101070706

14、060404080809090900900800800700700600600500500400400300300200200100100AB第二节第二节 相图的建立相图的建立热分析法测定相图热分析法测定相图（用室温的冷却曲线，得到各临界点）（用室温的冷却曲线，得到各临界点） 1 1、配制合金、配制合金2 2、测出结晶开始和终了温度、测出结晶开始和终了温度相变点相变点3 3、标出临界点，分别连接凝固开始点和终了点、标出临界点，分别连接凝固开始点和终了点 4 4、标出相区、标出相区液相区液相区(L)(L)两相区两相区(L(L)固相区固相区()()相图分析工具相律：相律：在平衡条件下，系统自由度在

15、平衡条件下，系统自由度f、组元数、组元数c 和相数和相数p之间之间的数学表达式：的数学表达式： f = c p + 2 或或 f = c p + 1 (常压常压)自由度自由度： 保持合金系的保持合金系的相相的数目不变的条件下，合金系中可以独立改变的影的数目不变的条件下，合金系中可以独立改变的影响合金状态的内部及外部因素（响合金状态的内部及外部因素（合金的成分、温度和压力等合金的成分、温度和压力等）的数目。）的数目。 当压力不变时当压力不变时，合金系的合金系的最大自由度数最大自由度数： 纯纯 金金 属：属：fmax=1（成分固定不变（成分固定不变0，温度可以独立改变，温度可以独立改变1） 二元合

16、金：二元合金：fmax=2（成分独立变量（成分独立变量1、温度、温度1） 三元合金：三元合金：fmax=3（成分独立变量（成分独立变量2、温度、温度1） 相律相律1 1、确定系统最多有几相共存确定系统最多有几相共存： f = 0， pmax= c+1 纯金属：纯金属：pmax= 2； 二元合金：二元合金：pmax= 3 2 2、说明纯金属与合金结晶时的某些差别说明纯金属与合金结晶时的某些差别 纯金属结晶时，纯金属结晶时，f=1-2+1= 0，恒温进行，恒温进行 二元合金结晶时，二元合金结晶时，f=2-2+1=1（温度），在一定温度范围（温度），在一定温度范围 进行。进行。相律的实际应用相律的实

17、际应用相图分析工具 确定两个平衡相的相对重量确定两个平衡相的相对重量仅适用于两相区仅适用于两相区 1.1.确定两平衡相的成分：确定两平衡相的成分：CL 、C； 2.2.确定两平衡相的相对重量确定两平衡相的相对重量 以成分为支点，远离该相的线段代表该相。整个线段为总重量。以成分为支点，远离该相的线段代表该相。整个线段为总重量。如如abab代表总重量，代表总重量，rara和和rbrb分别代表分别代表相和相和L L相的重量。相的重量。%100abrbwL%100abarwrbwrawrarbwwLL杠杆定律杠杆定律相图分析工具杠杆定律的证明杠杆定律的证明杠杆定律的力学比喻杠杆定律的力学比喻C CI

18、Ia ar rb bB BA AC CL LB BNiNiCuCut ta ar rb bW WL LW W动画动画第三节 匀晶相图匀晶转变：结晶时从液相结晶出固溶体，固态下呈单匀晶转变：结晶时从液相结晶出固溶体，固态下呈单相固溶体的结晶过程。相固溶体的结晶过程。几乎所有的二元相图都包含有匀晶转变部分。几乎所有的二元相图都包含有匀晶转变部分。具有这类相图的二元合金系，主要有具有这类相图的二元合金系，主要有Cu-Ni，Ag-Au，Cr-Mo，Cd-Mg，Fe-Ni，Mo-W等。等。两组元液态、固态都无限互溶的二元合金系所形成的相图两组元液态、固态都无限互溶的二元合金系所形成的相图第三节 匀晶相图

19、线：线： 液相线、固相线液相线、固相线 液相区液相区(L)固相区固相区()固液相两区固液相两区(L)液相线液相线固相线固相线区：区： 液相液相(L)(L)区、固相区、固相()()区、区、液固两相共存液固两相共存(L+)(L+)区区一、相图分析一、相图分析第三节 匀晶相图二、合金的平衡结晶过程二、合金的平衡结晶过程平衡结晶是指在极其缓慢冷却条平衡结晶是指在极其缓慢冷却条件下进行结晶的过程。在此条件件下进行结晶的过程。在此条件下得到的组织称为平衡组织。下得到的组织称为平衡组织。 1、tt1：L 2、t=t1：L (结晶需要过冷结晶需要过冷) 3、t1tt3：L、共存共存 4、t=t3：结晶完毕：结

20、晶完毕 5、tt3：固溶体固溶体(合金成分合金成分)LL3030505020201010707060604040808090901350135013001300125012501200120011501150110011001050105010001000950950NiNiCuCuL L1 1L L2 2L L3 3t t3 3a a1 1a a2 2a a3 3t t1 1t t2 2第三节 匀晶相图二、合金的平衡结晶过程二、合金的平衡结晶过程固溶体合金结晶时所结晶出的固固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同（相成分与液相的成分不同（液相液相成分沿液相线变化，固相成分沿成分沿液

21、相线变化，固相成分沿固相线变化固相线变化），这种结晶出的晶），这种结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶称体与母相化学成分不同的结晶称为为异分结晶异分结晶，或称为，或称为选择结晶选择结晶。而纯金属结晶时，所结晶出的晶而纯金属结晶时，所结晶出的晶体与母相的化学成分完全一样，体与母相的化学成分完全一样，称之为称之为同分结晶同分结晶。3030505020201010707060604040808090901350135013001300125012501200120011501150110011001050105010001000950950NiNiCuCuL L1 1L L2 2L L3 3t t3

22、 3a a1 1a a2 2a a3 3t t1 1t t2 2第三节 匀晶相图二、合金的平衡结晶过程二、合金的平衡结晶过程 形核和长大的过程。形核和长大的过程。 两相区中两相成分分别沿两边界改变。两相区中两相成分分别沿两边界改变。固溶体形核的条件：固溶体形核的条件： 结构起伏：结构起伏：近程有序原子集团在液相中不断变化。近程有序原子集团在液相中不断变化。 能量起伏：能量起伏：指体系中每个微小体积所实际具有的能量，指体系中每个微小体积所实际具有的能量， 会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。 成分起伏：成分起伏：由于由于原子热运动和扩散原子热运动和扩散

23、，每一瞬间液体中某些，每一瞬间液体中某些 微小体积的成分高于或低于平均成分的现象。微小体积的成分高于或低于平均成分的现象。 第三节 匀晶相图匀晶转变动画匀晶转变动画第三节 匀晶相图 V冷却，原子扩散速度小于结晶速度，合金成分不能完全均匀化，固相成分偏离相图固相线，此时发生不平衡结晶，得到不平衡组织。固溶体不平衡结晶示意图固溶体不平衡结晶示意图不平衡结晶及组织不平衡结晶及组织第三节 匀晶相图消除办法：消除办法：扩散退火扩散退火 （均匀化退火）（均匀化退火） 固相线以下固相线以下100200不平衡结晶及组织不平衡结晶及组织晶内偏析（或称枝晶偏析）晶内偏析（或称枝晶偏析） ：一个晶粒内部成分不均匀现

24、象。：一个晶粒内部成分不均匀现象。偏析程度偏析程度：与相图形状、原子扩散能力、冷却速度有关：与相图形状、原子扩散能力、冷却速度有关1 1、液相线和固相线间的、液相线和固相线间的水平距离水平距离和和垂直距离垂直距离，偏析程度偏析程度2 2、偏析原子扩散能力偏析原子扩散能力 偏析程度偏析程度3 3、 V V冷却冷却，偏析程度偏析程度 第四节 共晶相图共晶组织共晶组织：共晶转变后形成的两个固相的混合物共晶转变后形成的两个固相的混合物。 共晶转变共晶转变：恒温下，一定成分的液相同时结晶出成分一定的恒温下，一定成分的液相同时结晶出成分一定的 两个固相的转变，又称共晶反应。两个固相的转变，又称共晶反应。)

25、(NMtEEL （共晶体）（共晶体）共晶反应共晶反应两组元液态无限互溶，固态有限溶解，并发生两组元液态无限互溶，固态有限溶解，并发生共晶转变共晶转变的相图称为共晶相图。的相图称为共晶相图。一、相图分析一、相图分析 第四节 共晶相图L单相区单相区单相区单相区+双相区双相区L+双相区双相区L+双相区双相区L+三相共存区三相共存区(MEN水平线水平线)单相区单相区一个三相区一个三相区(L+,(L+,水平线水平线MEN)MEN)三个双相区三个双相区(L+(L+、+、L+)L+)区：三个单相区区：三个单相区 (L(L、) 共晶线共晶线MEN MEN 溶解度曲线溶解度曲线MFMF、NGNG 固相线固相线A

26、MENBAMENB线：液相线线：液相线AEBAEB点：点： E-E-共晶点共晶点共晶相图分析第四节 共晶相图二、典型合金的平衡结晶过程二、典型合金的平衡结晶过程 1 1、WSn 19%的合金的合金 n所有成分位于所有成分位于MF之间的合金的平衡结晶过程类似，之间的合金的平衡结晶过程类似，它们的最终显微组织都是它们的最终显微组织都是 +。n 和和的相对量可通过杠杆定律求出。的相对量可通过杠杆定律求出。1 1以上以上1 12 22 23 33 3以下以下第四节 共晶相图二、典型合金的平衡结晶过程二、典型合金的平衡结晶过程 2、共晶合金、共晶合金(WSn= 61.9%)E E以上以上E E以下以下结

27、晶开始结晶开始结晶终了结晶终了E E点点n发生共晶转变以后，继续冷却时，共晶组织中的发生共晶转变以后，继续冷却时，共晶组织中的 和和相都要发生溶解度的变化，相都要发生溶解度的变化， 相成分沿相成分沿MF线变化，线变化，相相的成分沿的成分沿NG线变化，分别析出次生相线变化，分别析出次生相和和 。n 这些次生相常与共晶组织中的同类相混在一起，难以这些次生相常与共晶组织中的同类相混在一起，难以在显微镜下分辨。在显微镜下分辨。第四节 共晶相图二、典型合金的平衡结晶过程二、典型合金的平衡结晶过程 3 3、亚共晶合金（、亚共晶合金（19%WSn61.9%）共晶转变前形成的固溶体叫做初晶或先共晶相。亚共晶合

28、金在共晶转变刚刚结束之后的组织是由先共晶相和共晶组织(+)所组成，其中共晶组织的量即为温度tE时液相的量。 第四节 共晶相图二、典型合金的平衡结晶过程二、典型合金的平衡结晶过程 3 3、亚共晶合金（、亚共晶合金（19%WSn61.9%）n在2点以下继续冷却时，将从相（包括先共晶相和共晶组织中的相）和相分别析出次生相和。n在显微镜下，只有从先共晶中析出的可能观察到，共晶组织中的和一般难以分辨。所以室温下的显微组织为+(+)。第四节 共晶相图二、典型合金的平衡结晶过程二、典型合金的平衡结晶过程 4 4、过共晶合金（、过共晶合金（WSn 61.9% ） 最终显微组织：最终显微组织：+(+)、及及(+

29、)在显微组织中均能清楚地区分开来，在显微组织中均能清楚地区分开来，是组成显微组织的独立部分，称之为是组成显微组织的独立部分，称之为组织组成物组织组成物。成分位于成分位于F与与G之间的合金，尽管结晶后的显微组织有所不之间的合金，尽管结晶后的显微组织有所不同，但均由同，但均由和和两种基本相组成，把两种基本相组成，把、称为称为相组成物相组成物。第四节 共晶相图相组成物相组成物：组成显微组织的基本相：组成显微组织的基本相L单相区单相区单相区单相区+双相区双相区L+双相区双相区L+双相区双相区L+三相共存区三相共存区(MEN水平线水平线)单相区单相区相组成物标注的相图相组成物标注的相图第四节 共晶相图组

30、织组成物组织组成物：显微组织中能清楚区分，组成显微组织的独立部分显微组织中能清楚区分，组成显微组织的独立部分固溶体固溶体LL+固溶体固溶体L+固溶体固溶体固溶体固溶体+(+)+(+)+ 组织组成物标注的相图组织组成物标注的相图第四节 共晶相图伪伪 共共 晶晶 ：在共晶点附近的在共晶点附近的非共晶成非共晶成分（分（亚共晶或过共晶亚共晶或过共晶）的合金在不平）的合金在不平衡结晶条件下所得到的共晶组织。衡结晶条件下所得到的共晶组织。不平衡结晶不平衡结晶伪共晶伪共晶在不平衡结晶条件下，由于冷却速度大，将会产生较大过冷，亚共晶合金过冷至，此时液相对于相和相都是过饱和的，可同时结晶出和，从而形成共晶组织(

31、+)。易产生伪共晶区域易产生伪共晶区域第四节 共晶相图离异共晶离异共晶：(特征：共晶组织两相分离的共晶特征：共晶组织两相分离的共晶) 在先共晶相数量较多而共晶组织甚少的情况下，共晶组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独存在于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。 可以在平衡条件下获得(如合金) 也可以在不平衡条件下获得(如合金) 易产生离异共晶区域易产生离异共晶区域不平衡结晶不平衡结晶离异共晶离异共晶wCu=4%的的Al-Cu铸造合金中的离铸造合金中的离异共晶组织异共晶组织第五节 包晶相图DtPCDL包晶转变包晶转变：恒温下，一定成

32、分的固相和一定成分的液相作恒温下，一定成分的固相和一定成分的液相作用，生成另一个一定成分的固相的转变。用，生成另一个一定成分的固相的转变。包晶反应包晶反应第五节 包晶相图两组元在两组元在液态下液态下相互无限溶解相互无限溶解，在在固态下固态下只能有限溶解只能有限溶解，并，并发生包晶转变的二元合金相图，称为发生包晶转变的二元合金相图，称为包晶相图。包晶相图。L单相区单相区双双相区相区单相区单相区单相区单相区L双相区双相区L双相区双相区L+三相区三相区(PDC水平线水平线)一、相图分析一、相图分析一个三相区一个三相区 三个双相区三个双相区区：三个单相区区：三个单相区包晶转变线包晶转变线PDCPDC溶

33、解度曲线溶解度曲线PEPE、DFDF固相线固相线APDBAPDB线：液相线线：液相线ACBACB点：包晶点点：包晶点D D二、平衡结晶过程二、平衡结晶过程 1、WAg=42.4%的合金：的合金：D点点(包晶合金包晶合金) 包晶转变过程中，固溶体包围着固溶体，不断地消耗液相及而进行，这一转变直到和L刚好全部消耗完毕，全部转变为。随着温度的继续下降，由于铂(Pt)在中的溶解度随温度的下降而减少，不断析出，所以D点成分合金的室温组织为+ 。第五节 包晶相图112二、平衡结晶过程二、平衡结晶过程 2、WAg 42.4%的合金：的合金：D点以右点以右 三、不平衡结晶与包晶偏析三、不平衡结晶与包晶偏析 包

34、晶偏析包晶偏析：包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀 的现象。的现象。( (原因：原子扩散不能充分进行而形成的原因：原子扩散不能充分进行而形成的) ) 减少或消除办法减少或消除办法：扩散退火扩散退火第五节 包晶相图第六节 形成稳定化合物的相图 相图中有一条代表相图中有一条代表稳定化合物稳定化合物的的垂直线垂直线（垂线的垂足代（垂线的垂足代表化合物的成分，顶点代表它的熔点）表化合物的成分，顶点代表它的熔点），可视为一个组元，可视为一个组元，把相图分成几部分来分析。把相图分成几部分来分析。垂直线垂直线(Mg(Mg2 2Si)Si)1600160012

35、001200 400 400 800 800 649 649L+MgL+MgL+ MgL+ Mg2Si iL+MgL+Mg2Si iMgMg2Si i+ +Si iL+L+Si i1414 C1.381.38638.8 638.8 C56.5946.7 CL1087 CMgMg2Si iMgMgSi i303050502020101070706060404080809090 稳定化合物是具有一定熔点，而且在熔点以下都能保持其稳定化合物是具有一定熔点，而且在熔点以下都能保持其本身结构而不发生分解的金属化合物。本身结构而不发生分解的金属化合物。第六节 形成稳定化合物的相图(1) 首先看相图中是否存

36、在稳定化合物首先看相图中是否存在稳定化合物，如存在的话，则以稳定化合物为独立组元，把相图分成几部分进行分析。(2) 根据相区接触法则区别各相区根据相区接触法则区别各相区。相区接触法则相区接触法则是指相邻相区的相数相差一个（点接触情况除外），即两个单相区之间必定有一个由这两个相组成的两相区，两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。二元相图分析方法：二元相图分析方法：第六节 形成稳定化合物的相图(3) 找出三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型。找出三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型。 二元相图的三相区是一条水平线，这条水平线必定与三个单相区以点接触，三个点分别代表三个平衡相的成分。

37、三相平衡必然两两平衡，故三相平衡水平线必定与三个两相区以线接触。 如果在水平线上方有两个两相区，下方有一个两相区，则属共晶转变，即由上方两个两相区的共有相生成下方两相区的两个相。 如果在水平线的上方有一个两相区，下方有两个两相区，则属包晶转变，即由上方两个相反应生成下方两个两相区的共有相。二元相图分析方法：二元相图分析方法：几种恒温转变的对比1、共晶转变、共晶转变 + 分解反应分解反应L2、包晶转变、包晶转变 合成反应合成反应L 3、共析转变、共析转变+ 分解反应分解反应共析转变：具有一定成分的固相共析转变：具有一定成分的固相()在一定温度下分解为在一定温度下分解为两个成分一定的固相两个成分一定的固相(、)具有三种恒温转变的相图包晶转变包晶转变(HJB水平线水平线)共晶转变共晶转变(ECF水平线水平线)共析转变共析转变(PSK水平线水平线)垂直线垂直线(Fe3C)Fe 06.69 Fe3CTemperature ( C)Temperature ( C)PSK0.77727 CECF4.32.111148 CHJBANGQD LC, wt%1495 C1538 C1394 C912 C第七节 合金