工程材料金属学基础

工程材料金属学根底工程材料金属学根底工程材料金属学根底主要内容金属的晶体构造和缺陷纯金属的晶体构造金属的晶体缺陷金属的结晶纯金属的结晶过程金属铸锭的组织和构造细晶强化与变质处理金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形对组织和性能的影响塑性变形金属的加热回复与再结晶金属的热加工二元合金的相构造和相图*

主要内容金属的晶体构造和缺陷纯金属的晶体构造金属的晶体缺陷金属的结晶纯金属的结晶过程金属铸锭的组织和构造细晶强化与变质处理金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形对组织和性能的影响塑性变形金属的加热回复与再结晶金属的热加工二元合金的相构造和相图*金属的晶体构造和缺陷晶体是指原子〔原子团或离子〕按一定的几何形状呈规那么排列的固体物质。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。钻石氯化钠雪花-冰的晶体

晶体与非晶体金属的结构晶态非晶态SiO2的结构非晶体

是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。非晶体是各向同性的。纯金属的晶体构造*物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。原子、离子、分子之间的结合力称为结合键。它们的具体组合状态称为构造。。C60

晶格与晶胞*⑴晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点〔原子中心〕称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。a原子堆垛模型b空间点阵c结晶格子—晶格zxyabcd晶胞固定-抽象-连接-取最小的几何单元-晶胞⑵晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。*⑷晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，===90六方晶系：a1=a2=a3

c，==90，=120立方六方四方菱方正交单斜三斜⑶晶格常数：晶胞个边的尺寸a、b、c。各棱间的夹角用、、表示。金属的晶体构造*七大晶系立方四方正交棱方六方单斜三斜金属的晶体构造*⑸原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。⑹晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。⑺配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。⑻致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。金属的晶体构造*立方晶系晶面、晶向表示方法晶体中各方位上的原子面称晶面。各方向上的原子列称晶向。⑴晶面指数表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为：①确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。②取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为〔hkl〕。例一.求截距为、1、晶面的指数截距值取倒数为0、1、0，加圆括弧得〔010〕例二.求截距为2、3、晶面的指数取倒数为1/2、1/3、0,化为最小整数加圆括弧得〔320〕例三.画出〔112〕晶面取三指数的倒数1、1、1/2,化成最小整数为2、2、1，即为X、Y、Z三坐标轴上的截距金属的晶体构造*⑵

晶向指数表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为：①

确定原点，建立坐标系，过原点作所求晶向的平行线。②求直线上任一点的坐标值并按比例化为最小整数，加方括弧。形式为[uvw]。金属的晶体构造*例一、某过原点晶向上一点的坐标为1、1.5、2，求该直线的晶向指数。将三坐标值化为最小整数加方括弧得[234]。例二、晶向指数为[110],画出该晶向。找出1、1、0坐标点,连接原点与该点的直线即所求晶向。[110][234]金属的晶体构造*⑶晶面族与晶向族(hkl)与[uvw]分别表示的是一组平行的晶向和晶面。指数虽然不同，但原子排列完全一样的晶向和晶面称作晶向族或晶面族。分别用{hkl}和<uvw>表示。金属的晶体构造*立方晶系常见的晶面为：*{110}（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY金属的晶体构造*立方晶系常见的晶向为：<111>[111][111][111][111]XZY金属的晶体构造*说明：①在立方晶系中，指数一样的晶面与晶向相互垂直。②遇到负指数，“-〞号放在该指数的上方。--③晶向具有方向性，如[110]与[110]方向相反。XZY(221)[221][110][110]金属的晶体构造*纯金属的晶体构造金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，称为金属键。金属原子趋向于严密排列。价电子云正离子金属键示意图具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面心立方(fcc)和密排六方(hcp)晶格。⑴

体心立方晶格

常见的金属晶格体心立方晶格

常见的金属晶格体心立方晶格的参数

常见的金属晶格体心立方晶格原子个数：2配位数：8致密度：常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等晶格常数：a(a=b=c)原子半径：

常见的金属晶格⑵面心立方晶格

常见的金属晶格面心立方晶格

常见的金属晶格面心立方晶格的参数

常见的金属晶格

a42r=：原子半径原子个数：4配位数：12致密度：常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等晶格常数：a面心立方晶格

常见的金属晶格⑶密排六方晶格

常见的金属晶格密排六方晶格的参数

常见的金属晶格a21r=：原子半径原子个数：6配位数：12致密度：常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等晶格常数：底面边长a和高c，

密排六方晶格

常见的金属晶格三种常见晶格的密排面和密排方向单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。密排面数量密排方向数量体心立方晶格{110}6<111>2面心立方晶格{111}4<110>3密排六方晶格六方底面1底面对角线3

常见的金属晶格三种常见晶格的密排面和密排方向六方底面底面对角线密排六方晶格面心立方晶格体心立方晶格体心立方(110)面面心立方(111)面密排六方底面实际金属的晶体构造变形金属晶粒尺寸约1~100m，铸造金属可达几mm。纯铁组织晶粒示意图⑴单晶体与多晶体单晶体：其内部晶格方位完全一致的晶体。多晶体：晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规那么的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。

金属的晶体缺陷沿晶断口铅锭宏观组织实际金属的构造晶界：晶粒之间的交界面。晶粒越细小，晶界面积越大。多晶体：由多晶粒组成的晶体构造。光学金相显示的纯铁晶界多晶体示意图金属的晶体缺陷⑵晶体缺陷晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类，即点、线、面缺陷。金属的晶体缺陷①点缺陷

空间三维尺寸都很小的缺陷。空位间隙原子置换原子a.空位：晶格中某些缺排原子的空结点。b.间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子。体心立方的四面体和八面体间隙c.置换原子：

取代原来原子位置的外来原子称置换原子。点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶空位间隙原子小置换原子大置换原子格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。空位和间隙原子引起的晶格畸变金属的晶体缺陷②线缺陷—晶体中的位错位错：晶格中一局部晶体相对于另一局部晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未刃型位错

螺型位错滑移区的交界限称作位错。分为刃型位错和螺型位错。刃型位错和螺型位错刃型位错的形成刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。半原子面在滑移面以上的称正位错，用“┴〞表示。半原子面在滑移面以下的称负位错，用“┬〞表示。金属的晶体缺陷位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度。=S/V(cm/cm3或1/cm2)金属的位错密度为104~1012/cm2位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。金属晶须退火态(105-108/cm2)

加工硬化态(1011-1012/cm2)

电子显微镜下的位错透射电镜下钛合金中的位错线(黑线)高分辨率电镜下的刃位错（白点为原子）金属的晶体缺陷电子显微镜下的位错观察金属的晶体缺陷③面缺陷—晶界与亚晶界晶界是不同位向晶粒的过渡部位，宽度为5~10个原子间距，位向差一般为20~40°。金属的晶体缺陷亚晶粒大角度和小角度晶界位错壁亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(1°~2)的小晶块。亚晶粒之间的交界面称亚晶界。亚晶界也可看作位错壁。晶界的特点：①原子排列不规那么。②熔点低。③耐蚀性差。④易产生内吸附，外来原子易在晶界偏聚。⑤阻碍位错运动，是强化部位，因而实际使用的金属力求获得细晶粒。⑥是相变的优先形核部位显微组织的显示实际金属的构造

金属的结晶*金属的结晶物质由液态过渡到固态的过程称为凝固。由于液态金属凝固后一般都为晶体，所以液态金属到固态金属的过程也称为结晶，或一次结晶。金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程称为再结晶〔二次结晶〕。

纯金属的结晶过程*液态金属的构造具有以下特点：近程有序远程无序构造；存在着能量起伏和构造起伏。结晶液态金属冷却到熔点温度时，原子从无序状态转变为按一定几何形状作有序排列的过程。将金属加热熔化后进展冷却，用测量液态金属冷却过程的温度与时间的关系曲线，该曲线称为冷却曲线或热分析曲线。

纯金属结晶的条件*冷却曲线的测定冷却曲线结晶潜热结晶温度*过冷现象纯金属在熔点温度时，液态中的原子结晶进入固态的速度与固态晶格上的原子溶入液体的速度处于动态平衡，液体和固体共存，称为理论结晶温度。实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象，称为过冷现象，它们的温度差称为过冷度。纯金属结晶时的过冷度大小与其本性、纯度和冷却速度等有关。

纯金属结晶的条件

纯金属的结晶过程*纯金属的结晶过程液态金属的结晶过程分为两个阶段：①形成晶核，②晶核长大。晶核的形成过程液态金属中存在着原子排列规那么的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在T0以下,经一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。T0T1ΔT液体和晶体自由能随温度变化晶核半径与ΔG关系

纯金属的结晶过程晶核的形成方式形核有两种方式，即均匀形核和非均匀形核。由液体中排列规那么的原子团形成晶核称均匀形核。以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。非均匀形核更为普遍。均匀形核非均匀形核示意图

纯金属的结晶过程

纯金属的结晶过程*形核长大形成多晶体两个过程重叠交织晶核的长大方式晶核形成以后就会立刻长大，晶核长大的实质就是液态金属原子向晶核外表堆砌的过程，也是固液界面向液体中迁移的过程。晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。均匀长大

纯金属的结晶过程在正温度梯度下，晶体生长以平面状态向前推进。正温度梯度

纯金属的结晶过程实际金属结晶主要以树枝状长大.这是由于存在负温度梯度，且晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴…，树枝间最后被填充。负温度梯度

纯金属的结晶过程树枝状结晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶*晶核长大用形核速度N[晶核数/(mm3·s)，每秒钟在每立方毫米内形成的晶核数]和晶核长大速度G〔mm/min，单位时间内晶体生长的线速度〕两个参数来描述结晶速度的快慢。形成的晶核越多，生成的晶粒就越细，所以可以通过控制过冷度来调整晶粒的大小。形核速度N和晶核长大速度G与过冷度△T的关系

纯金属的结晶过程*金属的同素异构转变同素异构性一种金属具有两种或两种以上的晶体构造。同素异构转变金属在固态时随着温度的改变，而改变其晶格构造的现象，又称重结晶。它同样遵循着形成晶核和晶核长大的结晶根本规律。

纯金属的结晶过程铸锭(件)组织与缺陷在实际生产中，液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭，而注入到铸型模具中成型那么得到铸件。铸锭(件)的组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的影响。

金属铸锭的组织和结构*金属铸锭的组织特点铸锭组织示意图（1）细等轴晶

（2）柱状晶区

（3）粗等轴晶区

金属铸锭的组织和结构⑴表层细晶区：浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使外表形成一层很细的等轴晶粒区。

铸锭的组织和结构⑵柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难。加上模壁的定向散热，使已有的晶体沿着与散热相反的方向生长而形成柱状晶区。

铸锭的组织和结构⑶中心粗等轴晶区:由于结晶潜热的不断放出，散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停顿，留神部液体全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。

铸锭的组织和结构⑴缩孔：缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩缺乏造成的。可通过改变结晶时的冷却条件和加冒口等来进展控制。钢锭出现缩孔在锻轧前应切除.铸造缺陷铸造缺陷的类型较多，常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、白点等，它们对性能是有害的.缩孔

铸锭的组织与缺陷⑵偏析：合金中各局部化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭(件)在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造成宏观上的成分不均匀，称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。硫在钢锭中偏析的模拟结果

铸锭的组织与缺陷⑶气孔:气孔是指液态金属中溶解的气体或反响生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中的气泡.铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气铸件中的气孔孔需要切除。铸件中出现气孔那么只能报废。缩松

铸锭的组织与缺陷金属的塑性变形与再结晶锻压：包括锻造和冲压。借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的方法。锻造：金属坯料在高温下经过压力加工形成锻件。冲压：加工金属薄板，一般在常温下冲压成形。2023/1/4金属的塑性变形金属塑性变形对组织和性能的影响塑性变形不仅改变零件的外形和尺寸，也改善了金属的组织和性能。锻压的作用：可以击碎铸态组织中的粗大晶粒，细化晶粒。消除铸态组织中的不均匀和成分偏析等缺陷。对于直径小的线材，由于拉丝成形而使强度显著提高。2023/1/4金属塑性变形的实质金属的冷加工与塑性变形塑性变形：原子相邻关系发生改变，外力去除后，原子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形。弹性变形：在应力的作用下，材料内部原子间距偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶体材料反映为晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关系还未发生改变，外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。2023/1/4单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。单晶体金属的塑性变形外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片金属的塑性变形2023/1/4韧性断口脆性解理断口金属的塑性变形2023/1/4㈠滑移滑移是指晶体的一局部沿一定的晶面和晶向相对于另一局部发生滑动位移的现象。塑性变形的形式：滑移和孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。金属的塑性变形2023/1/4滑移变形的特点：⑴滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力.

金属塑性变形的实质2023/1/4⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。

金属塑性变形的实质2023/1/4一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{110}{111}晶格滑移面滑移方向滑移系三种典型金属晶格的滑移系2023/1/4滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的奉献比滑移面更大。金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。金属塑性变形的实质2023/1/4⑶滑移时，晶体两局部的相对位移量是原子间距的整数倍.滑移的结果在晶体外表形成台阶，称滑移线，假设干条滑移线组成一个滑移带。铜拉伸试样表面滑移带金属塑性变形的实质2023/1/4⑷滑移的同时伴随着晶体的转动转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。金属塑性变形的实质2023/1/4切应力作用下的变形和滑移面向外力方向的转动2023/1/4转动的原因：晶体滑移后使正应力分量和切应力分量组成了力偶.当滑移面、滑移方向与外力方向都呈45°角时，滑移

方向上切应力最大，因而最容易发生滑移.滑移后,滑移面两侧晶体的位向关系未发生变化。A0A1FFA0金属塑性变形的实质2023/1/4韧性断口金属塑性变形的实质2023/1/4多脚虫的爬行2、滑移的机理把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。金属塑性变形的实质2023/1/4晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。位错的运动2023/1/4刃位错的运动2023/1/4多滑移滑移过程沿两个以上滑移系同时或交替进展，这种滑移过程就称为称多滑移。滑移变形交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进展的滑移。双交滑移：交滑移后的螺位错再转回到与原滑移面平行的平面滑移。交滑移滑移变形单滑移：单一方向的滑移带；多滑移：相互穿插的滑移带；交滑移：波纹状的滑移带。滑移的外表痕迹滑移变形㈡孪生孪生是指晶体的一局部沿一定晶面和晶向相对于另一局部所发生的切变。金属塑性变形的实质2023/1/4发生切变的局部称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织孪生示意图孪生变形2023/1/4与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.孪生变形2023/1/4密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶孪生变形2023/1/4

滑移孪生

相同点1沿一定的晶面、晶向进行；2不改变结构。不同点

晶体位向不改变改变，形成镜面对称关系位移量滑移方向上原子间距的整数倍，较大。小于孪生方向上的原子间距，较小。对塑变的贡献很大，总变形量大。有限，总变形量小。变形应力有一定的临界分切压力临界分切应力远高于滑移变形条件一般先发生滑移滑移困难时发生变形机制全位错运动的结果分位错运动的结果孪生的与滑移的比较金属塑性变形的实质多晶体金属的塑性变形单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。㈠晶界及晶粒位向差的影响1、晶界的影响当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进展,那么必须增加外力,从而使金属的变形抗力提高。金属塑性变形的实质2023/1/4晶界对塑性变形的影响Cu-4.5Al合金晶界的位错塞积多晶体金属的塑性变形2023/1/42、晶粒位向的影响由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒假设不发生塑性变形，那么必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。多晶体金属的塑性变形2023/1/4㈡多晶体金属的塑性变形过程多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于45°的晶粒。当塞积位错前端的应力到达一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒，当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。

铜多晶试样拉伸后形成的滑移带σσ多晶体金属的塑性变形2023/1/4㈢晶粒大小对金属力学性能的影响金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。因为金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。晶粒大小与金属强度关系多晶体金属的塑性变形2023/1/4金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。因为晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，使在断裂前发生较大的塑性变形。强度和塑性同时增加,金属在断裂前消耗的功也大，因而其韧性也比较好。应变应力塑性材料脆性材料多晶体金属的塑性变形2023/1/4通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。

多晶体金属的塑性变形2023/1/4合金的塑性变形与强化

合金可根据组织分为单相固溶体和多相混合物两种.合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同.珠光体奥氏体金属塑性变形的实质2023/1/4一、单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化单相固溶体合金组织与纯金属一样，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。合金的塑性变形与强化2023/1/4产生固溶强化的原因，是由于溶质原子与位错相互作用的结果，溶质原子不仅使晶格发生畸变，而且易被吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住，位错要脱钉，那么必须增加外力，从而使变形抗力提高.Cu-Ni合金成分与性能关系合金的塑性变形与强化2023/1/4二、多相合金的塑性变形与弥散强化当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变

形除与合金基体的性质有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数量和分布有关。第二相可以是纯金属、固溶体或化合物，工业合金中第二相多数是化合物。+钛合金(固溶体第二相)合金的塑性变形与强化2023/1/4当在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利；当在晶内呈片状分布时，可提高强度、硬度，但会降低塑性和韧性；珠光体合金的塑性变形与强化2023/1/4颗粒钉扎作用的电镜照片当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。弥散强化的原因是由于硬的颗粒不易被切变，因而阻碍了位错的运动，提高了变形抗力。合金的塑性变形与强化2023/1/4位错切割第二相粒子示意图电镜观察2023/1/4塑性变形对组织和性能的影响

塑性变形对组织构造的影响金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变

得模糊不清。塑性变形还使晶粒破碎为亚晶粒。金属的冷加工与塑性变形2023/1/4工业纯铁在塑性变形前后的组织变化5%冷变形纯铝中的位错网(a)正火态(c)变形80%(b)变形40%2023/1/4由于晶粒的转动，当塑性变形到达一定程度时，会使绝大局部晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生“制耳〞现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高硅钢片的导磁率。板织构丝织构形变织构示意图各向异性导致的铜板“制耳”有无塑性变形对组织结构的影响2023/1/4加工硬化

随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。冷塑性变形量，%屈服强度，MPa40钢黄铜铜冷塑性变形量，%伸长率，%40钢黄铜铜塑性变形对性能的影响2023/1/4加工硬化2023/1/4产生加工硬化的原因是:1、随变形量增加,位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使变形抗力增加.Si中的位错源晶体中的位错源位错密度与强度关系加工硬化2023/1/42.随变形量增加，亚构造细化3.随变形量增加,空位密度增加4.几何硬化：由晶粒转动引起由于加工硬化,使已变形局部发生硬化而停顿变形,而未变形局部开场变形。没有加工硬化,金属就不会发生均匀塑性变形。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。变形20%纯铁中的位错未变形纯铁加工硬化2023/1/4剩余内应力内应力是指平衡于金属内部的应力。是由于金属受力时,内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时,外力所做的功只有10%转化为内应力残留于金属中.内应力分为三类：第一类内应力平衡于外表与心部之间(宏观内应力)。第二类内应力平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间,(微观内应力)。第三类内应力是由晶格缺陷引起的畸变应力。塑性变形对性能的影响2023/1/4第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此，金属在塑性变形后，通常要进展退火处理，以消除或降低内应力。晶界位错塞积所引起的应力集中残余内应力2023/1/4回复与再结晶一、冷变形金属在加热时的组织和性能变化

金属经冷变形后,组织处于不稳定状态,有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。加热温度℃黄铜塑性变形金属的加热回复与再结晶2023/1/4㈠回复回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过程称多边形化。回复与再结晶2023/1/4在回复阶段，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织又保存加工硬化，这种热处理方法称去应力退火。回复2023/1/4㈡再结晶当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开场发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。铁素体变形80%670℃加热650℃加热回复与再结晶2023/1/4再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全一样。冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结晶形核SEM-再结晶晶粒在原变形组织晶界上形核TEM-再结晶晶粒形核于高密度位错基体上回复与再结晶2023/1/4由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。冷变形黄铜组织性能随温度的变化冷变形(变形量为38%)黄铜580ºC保温15分后的的再结晶组织再结晶2023/1/4㈢再结晶后的晶粒长大再结晶完成后，假设继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。黄铜再结晶后晶粒的长大580ºC保温8秒后的组织580ºC保温15分后的组织700ºC保温10分后的组织再结晶2023/1/4晶粒的长大是通过晶界迁移进展的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低。原子穿过晶界扩散晶界迁移方向再结晶2023/1/4黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片冷变形量为38％的组织580ºC保温3秒后的组织580ºC保温4秒后的组织580ºC保温8秒后的组织580ºC保温15分后的组织700ºC保温10分后的组织2023/1/4二、再结晶温度再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开场，在一个温度范围内连续进展的过程，发生再结晶的最低温度称再结晶温度。580ºC保温3秒后的组织580ºC保温4秒后的组织580ºC保温8秒后的组织冷变形(变形量为38%)黄铜的再结晶再结晶2023/1/4T再与ε的关系影响再结晶温度的因素为：1、金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大,再结晶温度越低。当变形度到达一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近似关系:T再≈熔

其中T再、T熔为绝对温度.金属熔点越高,T再也越高.T再℃=(T熔℃–273，如Fe的T再–273=451℃再结晶2023/1/42、金属的纯度金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高.再结晶2023/1/43、再结晶加热速度和加热时间提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生,延长加热时间,使原子扩散充分,再结晶温度降低。生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。再结晶退火温度比再结晶温度高100~200℃。黄铜580ºC保温8秒后的组织黄铜580ºC保温15分后的组织再结晶2023/1/4三、影响再结晶退火后晶粒度的因素

1、加热温度和保温时间加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。再结晶退火温度对晶粒度的影响再结晶2023/1/4预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响.当变形度很小时，晶格畸变小，缺乏以引起再结晶.当变形到达2~10%时，只有局部晶粒变形，变形极预先变形度对再结晶晶粒度的影响2、预先变形度不均匀，再结晶晶粒大小相差悬殊，易互相吞并和长大,再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度称临界变形度。再结晶2023/1/4当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细而均匀，到达一定变形量之后，晶粒度根本不变。对于某些金属，当变形量相当大时(90%)，再结晶后晶粒又重新出现粗化现象，一般认为这与形成织构有关.再结晶2023/1/4预先变形程度对再结晶晶粒尺寸的影响变形83%变形88%变形93%再结晶2023/1/4再结晶图再结晶2023/1/4金属的热加工

一、冷加工与热加工的区别在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。轧制模锻拉拔金属的热加工2023/1/4如Fe的再结晶温度为451℃，其在400℃以下的加工仍为冷加工。而Sn的再结晶温度为-71℃，那么其在室温下的加工为热加工。热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。巨型自由锻件金属的热加工2023/1/4金属的热加工2023/1/4金属的冷热加工模锻自由锻轧制正挤压反挤压拉拔冲压金属的热加工2023/1/4压力加工的方法2023/1/4冷轧与热轧金属的热加工2023/1/4二、热加工对金属组织和性能的影响

热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或拄状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。锻压热加工动态再结晶示意图金属的热加工2023/1/4热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，由这种流线表达的组织称纤维组织。它使钢产生各向异性，在制定加工工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致。滚压成型后螺纹内部的纤维分布吊钩中的纤维组织金属的热加工2023/1/4金属的热加工三种金属加工方法所得零件低倍宏观流线2023/1/4在加工亚共析钢时，发现钢中的F与P呈带状分布，这种组织称带状组织。带状组织与枝晶偏析被沿加工方向拉长有关。可通过屡次正火或扩散退火消除.正火组织带状组织金属的热加工2023/1/4热加工能量消耗小，但钢材外表易氧化。一般用于截面尺寸大、变形量大、在室温下加工困难的工件。而冷加工一般用于截面尺寸小、塑性好、尺寸精度及外表光洁度要求高的工件。蒸汽-空气锤金属的热加工2023/1/4合金的相构造合金是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。组成合金的元素可以是全部是金属，也可是金属与非金属。组成合金的元素相互作用可形成不同的相。Al-Cu两相合金黄铜二元合金的相构造和相图相是指金属或合金中凡成分一样、构造一样，并与其它局部有界面分开的均匀组成局部。组织一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体。显微组织是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。单相合金两相合金合金的相构造固溶体合金中其构造与组成元素之一的晶体构造一样的固相。习惯以、、表示。与合金晶体构造一样的元素称溶剂。其它元素称溶质。固溶体是合金的重要组成相，实际合金多是单相固溶体合金或以固溶体为基的合金。按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。Cu-Ni置换固溶体Fe-C间隙固溶体合金的相构造①置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分布的称有序固溶体。黄铜置换固溶体组织

固溶体②

间隙固溶体溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金

属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。形成间隙固溶体的一般规律为r质/r剂。间隙固溶体都是无序固溶体。

固溶体③固溶体的溶解度溶质原子在固溶体中的极限浓度。溶解度有一定限度的固溶体称有限固溶体。组成元素无限互溶的固溶体称无限固溶体。组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型一样的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。间隙固溶体都是有限固溶体。Cu-Ni无限固溶体Cu-Zn有限固溶体固溶体化合物

固溶体④

固溶体的性能随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度增加,塑性、韧性下降—固溶强化。产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。

固溶体⑵金属化合物合金中其晶体构造与组成元素的晶体构造均不一样的固相称金属化合物。金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。铁碳合金中的Fe3C当合金中出现金属化合物时，可提高其强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。金属化合物也是合金的重要组成相。合金的相构造①

正常价化合物—符合正常原子价规律。如Mg2Si②

电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。

电子浓度为价电子数与原子数的比值。③

间隙化合物—由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。Al-Mg-Si合金中的Mg2SiPb基轴承合金中的电子化合物

金属化合物a.间隙相：r非/r金0.59时形成的具有简单晶格构造的间隙化合物。如M4X(Fe4N)、M2X(Fe2N、W2C)、MX(TiC、VC、TiN)等。间隙相具有金属特征和极高的硬度及熔点，非常稳定。局部碳化物和所有氮化物属于间隙相。VC的结构

金属化合物b.具有复杂构造的间隙化合物当r非/r金>0.59时形成复杂构造间隙化合物。如FeB、Fe3C、Cr23C6等。Fe3C称渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格。化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物为基的固溶体。Fe3C的晶格高温合金中的Cr23C6

金属化合物合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进展分析.常压下，合金存在的状态由成分和温度确定。合金相图是表示在平衡条件下合金系中的合金状态与温度、成分之间关系图解。又称状态图或平衡图。

二元合金相图的类型和分析合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。组元是指组成合金的最简单、最根本、能够独立存在的物质。多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反响的化合物也可看作组元,如Fe-C合金中的Fe3C。Cu-Ni合金相图L成分（wt%Ni）温度（℃）CuNi

二元合金的相图相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。根据组元数,分为二元相图、三元相图和多元相图。Fe-C二元相图三元相图

二元合金的相图几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是热分析法。二元相图的建立步骤为：[以Cu-Ni合金(白铜)为例]1.配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，找出曲线上的临界点〔停歇点或转折点〕。2.将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。3.将垂线上一样意义的点连接起来，并标上相应的数字和字母。相图中，结晶开场点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相线。

二元相图的建立二元相图的根本类型与分析两组元在液态和固态下均无限互溶时所构成的相图称二元匀晶相图。以Cu-Ni合金为例进展分析。

Cu-Ni合金相图匀晶相图二元相图分析相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L，固相线以下为固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区〔L+〕。LL+成分（wt%Ni）温度（℃）CuNi液相线固相线匀晶相图合金的结晶过程除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以Ⅰ合金为例说明。当液态金属自高温冷却到t1温度时，开场结晶出成分为1的固溶体，其Ni含量高于合金平均成分LL+匀晶相图随温度下降，固溶体重量增加，液相重量减少。液相成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反响。匀晶相图成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到t3时，最后一滴L3成分的液体也转变为固溶体，此时固溶体的成分又变回到合金成分3上来。液固相线不仅是相区分界限,也是结晶时两相的成分变化线；匀晶转变是变温转变。匀晶相图

杠杆定律处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的成分，还可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律：①确定两平衡相的成分：设合金成分为x，过x做成分垂线。在成分垂线相当于温度t

的o点作水平线，其与液固相线交点a、b所对应的成分x1、x2即分别为液相和固相的成分。12t二元相图分析那么QL+Q=1QLx1+Qx2=x解方程组得②确定两平衡相的相对重量设合金的重量为1，液相重量为QL，固相重量为Q。杠杆定律因此两相的相对重量百分比为：两相的重量比为：杠杆定律上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点是所求的两平衡相〔或两组织组成物〕的成分。杠杆定律只适用于两相区。例〔如图〕杠杆定律合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体。但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素〔如Cu-Ni合金中的Ni〕,后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素(如Cu-Ni合金中的Cu)。枝晶偏析匀晶相图在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。不仅与冷速有关，而且与液固相线的间距有关。冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热处理工艺称作扩散退火。枝晶偏析Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织平衡组织枝晶偏析组织枝晶偏析共晶相图当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反响时所构成的相图称作共晶相图。以Pb-Sn相图为例进展分析。Pb-Sn合金相图成分（wt%Sn）温度（℃）PbSn二元相图分析相图分析①相：相图中有L、、三种相,是溶质Sn在Pb中的固溶体，是溶质Pb在Sn中的固溶体。②相区：相图中有三个单相区：L、、；三个两相区：L+、L+、+；一个三相区：即水平线CED。AB共晶相图④固溶线:溶解度点的连线称固溶线。相图中的CF、DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶线。固溶体的溶解度随温度降低而下降。③液固相线：液相线AEB，固相线ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的熔点。AB共晶相图在一定温度下，由一定成分的液一样时结晶出两个成分和构造都不一样的新固相的转变称作共晶转变或共晶反响。。⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线。在共晶线对应的温度下〔183℃〕，E点成分的合金同时结晶出C点成分的固溶体和D点成分的固溶体，形成这两个相的机械混合物：LE⇄(C+D)AB共晶相图共晶反响的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。发生共晶反响的温度称共晶温度。代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。Pb-Sn共晶组织共晶体长大示意图Sn原子扩散Pb原子扩散共晶相图具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共晶点以右的合金称过共晶合金。凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反响。L+CDAB共晶相图合金的结晶过程①含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程在3点以前为匀晶转变，结晶出单相固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。.2共晶相图温度降到3点以下，固溶体被Sn过饱和，由于晶格不稳，开场析出〔相变过程也称析出〕新相—相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。形成二次相的过程称二次析出,是固态相变的一种。H共晶相图由于二次相析出温度较低，一般十分细小。室温下Ⅱ的相对重量百分比为：由析出的二次用Ⅱ

表示。随温度下降，和相的成分分别沿CF线和DG线变化，Ⅱ的重量增加。共晶相图Ⅰ合金室温组织为

+Ⅱ

。成分大于D点合金结晶过程与Ⅰ合金相似，室温组织为

+

Ⅱ。ABCDEFG共晶相图②共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程液态合金冷却到E点时同时被Pb和Sn饱和,发生共晶反响：LE⇄(C+D)。19.2wt%Sn温度,℃1’共晶相图析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形状。共晶相图共晶组织形态层片状(Al-CuAl2定向凝固)条棒状(Sb-MnSb横截面)螺旋状（Zn-Mg）Pb-Sn共晶组织共晶相图共晶组织形态针状共晶树枝状共晶放射状共晶螺旋状共晶共晶相图在共晶转变过程中，L、、三相共存,三个相的量在不断变化，但它们各自成分是固定的。共晶组织中的相称共晶相.共晶转变完毕时，和相的相对重量百分比为：E(61.9)D(97.5)C(19.2)共晶相图共晶完毕后，随温度下降，和的成分分别沿CF线和DG线变化，并从共晶中析出Ⅱ，从共晶中析出Ⅱ，由于共晶组织细，Ⅱ与共晶结合，Ⅱ与共晶结合，共晶合金的室温组织仍为(+)共晶体。室温下两相的相对重量百分比是多少？共晶相图③亚共晶合金(Ⅲ合金)的结晶过程合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到2点，固相成分变化到C点，液相成分变化到E点,此时两相的相对重量为：共晶相图在2点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反响：L⇄(+)，转变为共晶组织，共晶体的重量与转变前的液相重量相等,即QE=QL反响完毕后，在共晶温度下、两相的相对重量百分比为：共晶相图温度继续下降，将从一次

和共晶

中析出Ⅱ，从共晶

中析出Ⅱ。其室温组织为Ⅰ+(+)+Ⅱ。如何求室温下三种组织组成物的相对重量？共晶相图④过共晶合金结晶过程与亚共晶合金相似，不同的是一次相为

,二次相为Ⅱ室温组织为Ⅰ+(+)+Ⅱ。共晶相图Pb-Sn合金的结晶过程共晶相图⑶组织组成物在相图上的标注组织组成物是指组成合金显微组织的独立局部。Ⅰ和Ⅰ,Ⅱ和Ⅱ,共晶体(+)。相与相之间的差异主要在构造和成分上。共晶相图组织组成物之间的差异主要在形态上。如Ⅰ、Ⅱ和共晶的构造成分一样，属同一个相，但它们的形态不同，分属不同的组织组成物。将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与显微镜下观察到的组织一致。Pb-Sn亚共晶组织共晶相图组织组成物在相图上的标注共晶相图二元包晶相图当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生包晶反响时所构成的相图称作包晶相图。以Pt-Ag相图为例简要分析L+L+L+⑴相图分析单相区：L、、β二相区：L+、L+、+三相区：L++〔水平线PDC〕二元相图分析在一定温度下，由一个液相包着一个固相生成另一新固相的反响称包晶转变或包晶反响。水平线PDC称包晶线，与该线成分对应的合金在该温度下发生包晶反响：LC+P⇄βD。该反响是液相L包着固相,新相β在L与α的界面上形核，并向L和两个方向长大。包晶相图⑵合金的结晶过程①包晶成分合金：匀晶包晶二次析出。室温组织为β+II包晶相图②PD成分合金：匀晶包晶二次析出。室温组织为+βII+β+II包晶相图③DC成分合金：匀晶包晶匀晶二次析出室温组织为β+II。时间温度包晶相图形成稳定化合物的二元相图稳定化合物是指在熔化前不发生分解的化合物(如Mg-Si系的Mg2Si和Fe-C系的Fe3C)。其成分固定，在相图中是一条垂线(代表一个单相区)。垂足是其成分,顶点是其熔点,结晶过程同纯金属。分析这类相图时，可把稳定化合物当作纯组元对待，将相图分成几个局部进展分析。Mg2SiMg2Si+SiMg+Mg2SiSiL+Mg2SiL+SiL+Mg2SiL+Mg二元相图共析转变也是固态相变。最常见的共析转变是铁碳合金中的珠光体转变:S⇄

P+Fe3C。具有共析反响的二元相