第二章 二元合金的相结构与相图

1、第二章 二元合金的相结构与相图 由于纯金属的机械性能比较低，很难满足机械制造业对材料性能的要求，尤其是一些特殊性能如高强度、耐热、耐蚀、导磁、低膨胀等的要求，加上它冶炼困难，价格昂贵，所以在工业生产中广泛使用的金属材料主要是合金。合金的性能比纯金属的优异，主要是因为合金的结构与组织与纯金属不同，而合金的组织是合金结晶后得到的，合金相图就是反映合金结晶过程的重要资料，也是制订各种热加工工艺的重要理论依据，所以本章着重介绍合金的结构与相图。 §2.1 合金的相结构相指具有相同结构，相同成分和性能（也可以是连续变化的）并以界面相互分开的均匀组成部分，

2、如液相、固相是两个不同的相，合金在室温时只有一个相组成的合金称为单相合金，由两个相组成的合金称为两相合金。由多个相组成的合金称为多相合金。组织指用肉眼或显微镜观察到的材料内部形貌图像，一般用肉眼观察到的称为宏观组织，用显微镜放大后观察到的组织称为微观组织。材料的组织是由相组成的，当组成相的数量、大小、形态和分布不同时，其组织也就不同。从而导致其性能不同，因此可以通过改变合金的组织来改变合金的性能。合金系由给定的若干组元按不同的比例配制成的一系列不同成分的合金，为一个合金系统，简称为合金系。如由A、B两个组元配制成的称为A-B二元系，同样由三个组元或多个组元配制成的称为三元系合金或多元系合金，本

3、章主要介绍二元系合金的有关知识。由于组成合金的各组元的结构和性质不同，因此它们在组成合金时，它们之间的相互作用也就不同，所以它们之间可以形成许多不同的相。但按这些相的结构特点，可以将它们分为两大类：即固溶体和金属间化合物。固溶体的主要特点是：其晶体结构与溶剂组元的相同；而金属间化合物的主要特点是其晶体结构与两组元的结构均不相同，而是一种新的晶体结构。一. 固溶体1. 固溶体由两种或两种以上组元在固态下相互溶解，而形成得具有溶剂晶格结构的单一的、均匀的物质。1) 溶剂：固溶体中含量较多的并保留原有晶格结构的组元称为溶剂。3) 溶质：固溶体中含量较少的并失去原有晶格结构的组元称为溶质。2. 固溶体

4、的分类    固溶体的分类方法很多，下面简单介绍几种：1) 按溶质原子占据的位置不同分：(1) 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中某些结点位置而形成的固溶体。见P20页图2.1（为平面图是某一晶面上的情况），它主要在金属元素之间形成。(2) 间隙固溶体：是溶质原子占据溶剂晶格间隙而形成的固溶体，见图2.2，它主是由原子半径很小（<0.1nm）的非金属元素氢、氧、氮、碳、硼与金属元素之间形成。2) 按溶质原子的溶解度分(1) 有限固溶体有限固溶体是溶质原子在溶剂晶格中的溶解量具有一定的限度，超过该限度，它们将形成其它相。如间隙固溶体只能是有限固溶体，因为晶格间

5、隙是有限的。如碳在面心立方的中的最大固溶度为2.11%（质量），而在体心立方中最大只能溶解0.0218%，但体心立方晶格的致密度比面心立方的低，理应具有较高的溶解度，上例说明间隙固溶体的溶解度，与溶剂的晶格类型有关，不同的晶格类型其间隙的大小和类型也不相同，另外一般发现随温度的升高，固溶体的溶解度增大，随温度的降低固溶体的溶解度减小。这样在高温时具有较大溶解度的固溶体到低温时会从中析出新相（多余的溶质与部分溶剂所形成）。(2) 无限固溶体溶质能以任意比例溶入溶剂所形成的固溶体，其溶解度可达100%，见图2.3，即两组元可连续无限置换。    但并不是所有的置换固溶

6、体都能形成无限固溶体，只有当两组元具有相同的晶格类型，并且原子尺寸相差不大，负电性相近（在元素周期表中比较靠近）时，才可能形成无限固溶体。即使形成有限固溶体，它们之间的溶解度也较大。3) 按溶质原子在晶格中的分布状态分(1) 无序固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点的位置是随机的，任意的和不固定的。加热缓冷(2) 有序固溶体：溶质原子只占据溶剂晶格结点的某几个固定位置，这样的固溶体也称为超结构或超点阵。 (3) 有序化转变：有序固溶体           无序固溶体，在一恒温下转变，该临界温度称为有

7、序化转变温度。一般当溶质与溶剂原子数成一定比例时，形成的固溶体在缓慢冷却时，易发生有序化转变。如铜金合金，当原子比为1:150%Cu，50%Au，在385）或3:1（75%Cu，25%Au，在390）时在缓冷到一定温度时由无序转化为有序。固溶体由无序转变为有序，将使合金的性能发生明显的变化，如硬度，脆性，塑性，电阻等。3. 固溶体的性能1) 机械性能：产生固溶强化固溶强化：随溶质原子浓度强化的增加，固溶体强度、硬度升高，而塑性、韧性稍有降低的现象，见P21页图2.5，固溶强化是金属材料的重要途径之一，它在生产中得到广泛应用，几乎生产中使用的绝大部分合金材料都是以固溶体作为主体相（基体相）。产生

8、固溶强化的原因见图2-4，因为溶质原子与溶剂原子的尺寸大小不同，当它溶入溶剂形成固溶体时会造成晶格畸变，一般大的溶质原子使点阵常数增大，产生正畸变；而小的溶质原子使点阵常数减小，产生负畸变；间隙溶质原子总是使点阵常数增大，产生正畸变（其原子尺寸大于晶格间隙尺寸），晶格畸变对位错运动有阻碍作用，故使固溶体的硬度、强度，塑性、韧性，一般间隙溶质原子的强化效果大于置换溶质原子的强化效果。2) 物理性能：随溶质原子含量的增加，固溶体合金的电阻温度系数减小，导电性，电阻。见图2.5。 二. 金属间化合物    两组元在组成合金时，当它们的溶解度超过固溶体的极限溶解

9、度后，将形成新的合金相，这种新相一般称为化合物。化合物通常可以分为金属间化合物和非金属化合物。1. 金属间化合物：是指两组元（金属之间、金属与类金属Pb、Sn、Bi、Sb等或少数非金属）在一定成分范围内，形成的不同于原两组元晶体结构，并具有金属特性的物质。2. 非金属化合物：是指金属与非金属，非金属与非金属之间，形成的不同于原两组元晶体结构的，没有金属特性的物质，如FeS，MnS，NaCl等，它们在金属材料中的数量很少，以杂质形式存在通常称为非金属夹杂物，但它们的存在对金属材料性能的影响却很坏。这在后面章节将介绍，下面我们着重介绍金属间化合物。3. 金属间化合物的一般特点金属间化合物是在固溶体

10、达到极限溶解度后形成的，它一般处在合金相图的中间部位，故又称为中间相。它的特点是结合键具有多样性，晶体结构与两组元不同，并且有多样性，高的熔点、硬度和脆性，当在合金中分布合理时，可起强化相作用，能提高金属材料的强度、硬度、耐磨性和耐热性；但当它在金属中的数量过多时，会使合金的塑性、韧性大大降低，所以它不能单独作为结构材料使用。4. 金属间化合物的分类    金属间化合物的类型很多，但是根据它们的形成条件不同，可将它们大致分为三类，正常价化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物。1) 正常价化合物(1) 正常价化合物：是指由金属与IVA VA VIA族元素形成的符合化

11、合价规律，具有固定成分，可用化学分子式表示的化合物，一般为AB、A2B、A3B2三种类型，如PtSn、ZnS、Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、Mg3Sb2等。    (2) 正常价化合物的特点    主要受负电性因素控制，两组元负电性相差越大，越易形成这类化合物，并且形成的化合物的结构键性质及稳定性随负电性差的减小而变化，如下表所示：                 化合物

12、Mg2SiMg2SnMg2Pb结合键性质离子键共价键金属键熔点1102778550（稳定性）高                                          &

13、#160;   低  其晶体结构不同与两组元，具有高的硬度和脆性，当在金属材料中弥散细小分布时，可起强化相作用，但在常用金属材料中一般很少形成这类化合物。2) 电子化合物(1) 电子化合物：是指过渡族和IB元素与IIB和IIIA至VA元素，形成的具有一定电子浓度，一定晶体结构和一定成分范围，并具有明显金属特性的化合物，如CuZn、FeAl、Cu5Zn8、CuZn3、Cu3Sn、Cu9Al4等。(2) 电子化合物的分类电子化合物根据其电子浓度（C电子= 价电子数与原子数之比）的不同可分为三类：    Cu=1价

14、60;  C电子=      C电子=          C电子=Zn=2价 体心立方结构    复杂立方结构        密排六方结构           相      

15、60;      相                 相 CuZn C电子=， Cu5Zn8 C电子=， CuZn3 C电子=    (3) 电子化合物的特点主要受电子浓度因素控制，不遵守化合价规律，晶体结构与两组元不同，但取决于电子浓度，具有高的熔点和硬度，但塑性较低，多产生于有色金属中，与固溶体配合适当可起到强化作用。 三.

16、 间隙相和间隙化合物    间隙相和间隙化合物一般是在间隙固溶体中间隙溶质原子，含量超过其极限溶解度后所形成的金属间化合物。它主要可分为具有简单结构的间隙相和具有复杂结构的间隙化合物。1. 间隙相1) 间隙相是指非金属原子过渡族金属原子半径比小于0.59（）时，形成的具有简单结构的金属化合物，如VC、TiC、WC等。2) 间隙相的特点    主要受原子尺寸因素控制，晶体结构简单见P22页图2.6(a)，但与原两组元不同，一般金属原子占据晶格结点位置构成面心立方、体心立方、密排六方，简单六方结构，非金属原子有规则地占据晶格间隙。其化学成

17、分可用简单分子式M4X、M2X、MX、MX2表示（金属与非金属原子成一定比例），但成分可在一定的范围内变化（以间隙相为基，形成缺位固溶体而造成，它具有极高的熔点和硬度，但脆性较大，稳定性高，不易溶解和分解），当其量和分布合理时，可有效提高金属材料的热强性、红硬性和耐磨性等，是高合金钢和硬质合金的重要组成相。2. 间隙化合物   1) 间隙化合物：是非金属原子与过渡族金属原子半径比大于0.59（）时，形成的具有复杂结构的金属化合物。金属与碳形成的间隙化合物有M3C、M7C3、M6C、M23C6型等，如Fe3C、Cr23C6、Cr7C3、Fe4W2C等。 &

18、#160;  2) 间隙化合物的特点主要受原子尺寸因素控制，晶体结构复杂见图2.6(b)，但与原两组元不同，具有一定的成分范围（可看作以间隙化合物为基的固溶体），具有高的熔点和硬度。是合金钢中的主要强化相，但其熔点、硬度和稳定性比间隙相小，见表2.1，比较容易溶解和分解。如Ee3C渗碳体可形成(Fe、Cr)3C、(Fe、Mn)3C、Fe3(C、N)、Fe3(C、B)合金渗碳体；(Cr、Fe)23C6、(Cr、Fe、Mo、W)23(C、B)6等。以上我们讨论了合金的相结构，知道它主要有固溶体和金属间化合物两大类相结构，但在工业上实际使用的合金，主要是由固溶体与固溶体或固溶体与金属间化合

19、物组成的机械混合物。该混合物的性能主要取决于组成它的合金相本身的性能，以及它们的形状、大小、数量和分布情况。要了解这些问题就必须搞清楚合金的结晶过程，而合金相图就是反映合金结晶过程的重要资料。 §2.2 二元合金相图的建立一. 二元相图表示方法1. 相图相图是表示合金系中各合金在平衡状态（在极缓慢冷却条件下，各相成分和相质量比不再随时间变化）下，在不同温度时，合金具有的状态和组成相关系的图解，所以也称它为合金状态图或平衡图。我们知道纯金属的结晶过程，可以用热分析法通过测定它的冷却曲线来研究。它的结晶过程只需用一个坐标轴就能反映，如纯铜的冷却曲线如右图：对于二元合金的结晶过程

20、，同样也可以用热分析法，通过测定它的冷却曲线来研究。所不同的是二元合金由两个组元组成，它的成分是可以变化的，所以它必须用两个坐标轴表示（合金结晶是在常压下进行，没有压力变化），见P22页图2.7。纵坐标表示温度，横坐标表示成分（浓度），由A、B两组元组成的合金系，A点表示合金含100%A、0%B，由纯A组元构成；B点表示合金含100%B，0%A，由纯B组元构成。2. 表象点相图中能表示合金成分、温度的任何点都称为表象点，如图2.7中，C点表示合金含70%A、30%B；D点表示合金含40%A，60%B；E点表示合金含5、60%A，40%B，并处于500。由于相图是反映合金结晶过程的重要资料，它不

21、但可以告诉我们不同成分的合金，在不同温度时的组织状态（即什么温度熔化，什么温度结晶，什么温度时发生什么组织转变）；而且可以定性地反映合金的性能；并且是制定铸造、锻造和热处理工艺的重要依据；所以我们必须了解相图是如何测定的。 二. 相图的测定合金相图的测定一般都是通过试验法进行。目前已可借助计算机，通过理论计算（各相的自由能）绘制简单的相图。建立相图的过程实际上就是测定各合金相变温度，即临界点的过程。（合金在相转变时伴随有某些物理化学性质的突变，如潜热、膨胀系数、电阻和磁性、硬度等的变化），测定合金临界点的方法很多，如热分析法、硬度法、金相法、膨胀法、电阻法、磁性法、X射线结构分析法等

22、。要想测定一张精确的相图，必须将上述几种方法互相补充使用。通常测定相图的最基本、最常用的方法是热分析法，下面我们以Cu-Ni合金为例，介绍用热分析法测定相图的基本步骤：1. 将给定组元配制成一系列不同成分的合金，分别熔化后测出它们的冷却曲线；（配制的合金越多，测出的相图越精确）；2. 找出各冷却曲线上的临界点温度；（即相变温度、是冷却曲线上的转折点和停歇点）；3. 将各临界点标在温度分成坐标中相应的合金成分垂线上；4. 连接各相同意义的临界点，得到相应的曲线，将相图分隔为若干相区；5. 用组织分析法测出各相区所含的相，将它们的名称填入相应的相区中，即得所测相图。见P23页图2.8，讲解Cu-N

23、i合金系各成分合金冷却曲线上出现停歇点和转折点的含义（放出结晶潜热），并讲清绘制相图的具体方法步骤和过程，以及各线的含义（液相线：各合金开始结晶点构成，固相线：各合金的结晶终止点构成）和各相区的组成物（单相、两相区）。 三. 二元合金相图的使用1. 确定合金的状态    见图2.8以含Ni%=50%，Cu=50%合金为例，可以看出该合金在不同温度时所处的状态不同，如在1200时为单相的固相，在1250时为液相和固相两相共存，在1350时为单相的液相。2. 确定给定合金的相变温度    一般是沿给定合金作成分垂线，该垂线与相图

24、中各曲线的交点，即为该合金的相变温度。如图2.8中含Ni%=50%合金的结晶开始温度为1320，结晶终止温度为1240，温度范围为80。3. 确定合金两相平衡时的成分和相对量给定合金在某一温度时两平衡相的成分，只需在该温度作成分横坐标的平行线，该平行线与相图中各曲线的交点，所对应的成分即为两平衡相的成分，见图2.8含Ni%=50%合金，在1300液、固两平衡相的成分为a、b点对应的成分坐标值，这时液、固两相的相对量可用杠杆定律计算。杠杆定律：是利用相图确定合金在两相平衡区时，两平衡相的成分和相对量的方法。如K合金在1300时，液、固两相平衡相的成分点分别为a、b，而合金成分点用K点表示，用WL

25、、WK分别表示液相、相和合金的质量。则，此方法很像力学中的杠杆定律，见图2.9或下图。即以K点为支点，a、K、b为杠杆，则在杠杆两端挂重物的相对量比，与两者的杠杆长度成反比，。 §2.3 匀晶相图一. 相图分析1. 匀晶相图匀晶相图是两组元在液态和固态均能无限互溶，在结晶时发生匀晶转变的相图，如Cu-Ni、Au-Ag、Cr-Mo、Cd-Mg等合金系均形成匀晶系。2. 相图分析要想利用相图分析合金的结晶过程和组织，就必须首先了解相图中的点、线、相区的金属学意义。以图2.10Cu-Ni相图为例进行分析画图讲解。    1) 点：、点分别为纯组元铜、

26、镍的熔点（）    2) 线：线为液相线，是匀晶转变的开始线 L      合金加热到该线以上时，全部转变为液体，而冷却到该线时，开始结晶出固溶体。    线为固相线，是匀晶转变的终止线L     、合金加热到该线时开始熔化，冷却到该线时，全部转变为固溶体。3) 相区：(1) 单相区、有L、两个，液相L在液相线以上，固相在固相线  以下。(2) 两相区一个，在液、固相线与之间。 二. 合金的结晶过程分析1. 平衡结晶过程1)

27、平衡结晶是指合金在结晶过程中冷却速度无限缓慢，原子扩散能够充分进行的结晶过程。2) 平衡结晶过程以P25页图2.10中含Cu=40%的合金为例画图讲解，由图可以看出该合金在13501290范围内发生匀晶转变，从液相中结晶出固溶体（），该结晶过程实际上是合金随温度的降低，建立起一系列的相平衡过程，如、（实际上每个相平衡的温度间隔很小），当温度降低一个间隔时，上个相平衡时的液、固相成分，均能通过扩散与第二个相平衡时的液、固相成分均匀一致。如温度从降到时，、，在每个相平衡时液相转变出的固相的量是一定的，如果温度不降低，固相的量不会再增加，在各温度时液、固两相的相对量，可用杠杆定律计算（与线段长度成反

28、比关系），当冷却到时最后一滴液相的成分为L3，固相的成分为S3，在1290以下时液相消失，得到成分均匀含Cu=40%的单相固溶体，温度继续降低相成分不变，温度降低，其冷却曲线和结晶过程示意图见图2.10(b)。3) 固溶体平衡结晶特点：(1) 是变温结晶（在一个温度范围内进行，纯金属是恒温结晶，在一定温度结晶）。(2) 是选分结晶（先结晶出的固相含高熔点组元多，后结晶出的固相含低熔点组元多）。(3) 结晶也是通过形核和长大完成。(4)形核不仅需要能量起伏、结构起伏还需要成分起伏。(5) 平衡结晶时，液相的成分沿液相线变L%，固相的成分沿固相线变，%，最后得到成分均匀的固溶体。2. 不平衡结晶过

29、程1) 不平衡结晶不平衡结晶是合金结晶时，冷却速度较快，原子扩散不充分的结晶过程。如铸造时合金液体在铸型中的结晶就是不平衡结晶。2) 不平衡结晶过程见右图，由于冷却速度较快，合金在冷却到与液相线相交时，并不开始结晶，而是过冷到t1时开始结晶出成分为的固溶体，继续冷却到t2时从液体中结晶出成分为的固溶体。因冷却速度较快，t1时结晶出的来不及通过原子充分扩散，使其成分变到，因先结晶含高熔点组元Ni比多，这时合金固相的平均成分介于和之间为。当合金冷却到t3时（已与固相线相交），由于固相的平均成分（）没有达到原合金成分，所以结晶还没有结束，只有冷却到t4时，固相的平均成分达到原合金的成分时结晶才结束，

30、将、连成的线称为固溶体不平衡结晶时的平均成分线，它偏离于平衡结晶时的固相线，并随冷却速度的增大，偏离的程度增大。由以上分析可知合金在不平衡结晶后，得到的固溶体成分是不均匀的，在一个晶粒中先结晶的部分（晶粒中心）含高熔点组元Ni多，后结晶部分（晶粒边缘）含低熔点组元Cu多。这种晶粒内部化学成分不均匀的现象称为晶内偏析，由于固溶体结晶时一般按树枝状方式生长，先结晶的枝杆和后结晶的枝间成分也不相同，通常称为枝晶偏析，见图2.11，黑色为先结晶的枝杆含Ni多，白色为后结晶的枝间含Cu多。严重的枝晶偏析会使合金的力学性能降低，主要是塑性和韧性以及耐蚀性等。生产中常用均匀化退火（扩散退火）方法来消除枝晶偏

31、析。具体方法是将铸件加热到固相线以下100200，进行较长时间的保温，让原子进行充分扩散，消除偏析达到成分均匀化的目的，（可使树枝状组织变为等轴状组织）。 三. 合金凝固时的成分过冷现象它是固溶体合金结晶时按选分结晶方式进行，这样在液固界面前沿会产生溶质富集区，它使合金液体为正温度梯度时，在液固界面前沿会出现类似负温度梯度的区域。这种现象称为成分过冷。这是导致固溶体合金结晶时按树枝状方式生长的主要原因。 §2.4 共晶相图共晶相图：是两组元在液态能无限互溶，在固态只能有限溶解，并且有共晶转变的合金相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Al-Si等，

32、下面我们以Pb-Sn合金为例进行介绍。一. 相图分析（以P28页图2.16为例画图进行分析）1. 点A、B点分别纯铅和纯锡的熔点和凝点。    M、N点分别为固溶体（锡在铅中）和固溶体（铅在锡中）的最大溶解度点。 TE    E点共晶点，该点成分的合金在恒温TE时发生共晶转变：       是具有一定成分的液相，在恒温TE同时转变为两个具有不同成分和结构的固相。    F、G点分别是室温时锡在铅中和铅在锡中的溶解度。2. 线AEB线：是液相线，在

33、冷却时的开始线AMENB线：是固相线，在冷却时终止线 TE  成分在MN之间的合金在TE恒温时都发生共晶转变：       ，生成由两个固溶体组成的机械混合物，称为共晶体或共晶组织。MF线：是锡在铅中（固溶体）的溶解度曲线，冷却时。NG线：是铅在锡中（固溶体）的溶解度曲线，冷却时3. 相区    1) 单相区：有3个，在液相线AEB以上为单相液相区，用L表示，在AMF线以左为固溶体区。在NBG线以右为固溶体区。    2) 两相区：有3个，在AEMA区为相

34、区，在BENB区为相区，在FMENGF区为相区。    3)三相线：MEN线为三相共存线。 二. 典型合金平衡结晶过程分析由相图可以看出该合金系中有五种典型合金。成分在M点以左、N点以右的合金称为端部固溶体合金，用合金I和合金V代表，合金II为共晶合金，它结晶后的组织为100%共晶体，而把成分在ME和EN范围的合金，分别称为亚共晶合金和过共晶合金，用合金III和合金IV代表。               &

35、#160;     含Sn% <共晶合金> Sn%1. 合金I（Sn%<19%）的结晶由图2.16可以看出该合金与相图中的曲线交有1、2、3、4，4个点，在13点之间它的结晶过程与匀晶相图中的固溶体相同（即在液相线以上为单相液相，与液相线相交时发生匀晶转变，随T L的成分沿液相线变L%，的成分沿固相线变，当与固相线相交时L消失，得到成分均匀的单相固溶体，在23点降温冷却，成分、结构不变）。当冷却3点时，与的溶解度曲线相交，的溶解度达到饱和状态，而冷却到3点以下时为过饱和，其成分将沿3F线变化，将多余的锡以的形式从中析

36、出，随温度的降低的量减少，的量增加，在室温时得到的组织为，它的结晶过程示意图见图2.17。合金I的结晶过程代表了成分在F4范围内的所有合金的结晶过程，具有这种成分的合金可进行固溶处理：将它加热到23点之间，保温后快速冷却，得到过饱和的，从而提高合金的强度、硬度。有时也将经固溶处理后的合金在低温进行加热处理，让它析出很细小的第二相，如第二相是高硬度的化合物，这对合金的强化效果更好。这种强化方式称为弥散硬化，这是强化合金的一种基本方法，强化效果主要取决于第二相的性能和弥散度。合金V的结晶过程与合金I相似，（先，后，最后得到组织）由大家自己分析。2. 合金II（共晶合金）的结晶该合金含Sn%=61.

37、9%，与相图交了1、2两点，在1点以上为单相液体，冷到1点时在恒温183发生共晶，在1点以下液相消失，得到100%的共晶体（），这时共晶体中的和的相对量，可用杠杆定律计算：；或。继续冷却和成分分别沿MF和NG线变化，由于溶解度随温度的降低而降低，所以分别从，从。它们和共晶转变生成的、相混合在一起，在金相显微镜下不易分辨，因此合金II在室温时的显微组织为100%（）共晶体，它的相组成物为和两相。相组成物：合金在不同状态时由哪些基本相组成，该组成物称为相组成物。组织组成物：组成合金显微组织的具有特定形态特征的独立组成部分，称为组织组成物，如合金II的组织组成物为共晶体，是（）的机械混合物。该合金的

38、结晶过程示意图见图2.18，由金相显微镜观察发现其显微组织为层片状（和层片交替分布），对于不同成分的共晶合金，其共晶体的组织形态不同，可以是层片状，树枝状、针状、螺旋状等。3. 合金III（亚共晶合金）的结晶（以Sn=50%为例）    由图2.16可以看出该合金与相图交于1、2、3，3个点，在1点以上为液相，当冷1点时与液相线相交，开始发生匀晶转变从，（称为初生相或一次相），在12点之间其结晶过程与匀晶相图中的固溶体相同，随TL 沿液相线AE变化，L%，沿固相线AM变化%。当冷到2点相成分达到M点，剩余液相成分达到E点，在恒温183剩余液相发生共晶转变，形成共晶

39、体，此时合金的组织组成物为，它们的相对量可用杠杆定律计算：                          继续冷却（、）沿MF线变析出（沿晶界或晶内析出），沿NG线变析出，室温时的组织为，其结晶过程示意为图2.19，该合金的相组成物为、，它们的相对量为，组织组成物为，它们的相对量也可以计算出来，由183时的计算知，由于初生冷却时不断析出，它们的相对量也可以求出，但

40、必须先用杠杆定律求出合金在室温时和的相对量,，(即求出在183以下100%中能最多析出多少)。则                          合金III的结晶过程代表了所亚共晶合金的结晶过程。所不同的是当合金成分靠近M点时初生相的量增加，共晶体（）的量减少；而合金成分靠近E点时，的量减少，共晶体（）的量增加。    合金IV（过共晶

41、合金）的结晶过程与亚共晶合金相似，也经过匀晶转变，共晶转变和析出二次相（二次结晶），所不同的是初生相是，共晶转变后从，故室温组织为：。通过上述分析为了使大家能更容易地掌握各合金在不同温度时的组织，可以在相图中填写出组织组成物见图2.16，另外共晶图还有其它几种形式如右图。 §2.5 包晶相图包晶相图：是两组元在液态时能无限溶解，在固态只能有限溶解，并具有包晶转变的相图，如Pt-Ag（铂、银）Sn-Sb、Ag-Sn、Cu-Zn、Fe-C合金等都含有包晶相图。 一. 相图分析包晶相图的分析，由于时间关系不作详细介绍，只简单的介绍一下它的特殊之处。以Pt-Ag合金相图为

42、例见图2.20（或画图讲解）A、B点为纯铂、纯银的熔点，P点为（银在铂中）的最大溶解度点，也是包晶转变时相的平衡成分点。D点是包晶点，合金在恒温1186时发生包晶转变。包晶转变：在一定温度下，由一个一定成分的固相和一个一定成分的液相转变为一个新的一定成分的固相的过程。    D点：也是（铂在银中）的最大溶解度点。C点：是包晶转变时，液相的平衡成分点。E、F点：分别为室温时，、的溶解度。ACB线：是液相线，APDB线：是固相线，PDC线：是包晶反应线，成分在PC之间的合金，在恒温1186时都发生包晶转变 PE、DF线：分别为、的溶解度曲线。