1、 兩組元兩組元A A、B B，在液態可無限互溶，在液態可無限互溶 固態只能部分互溶固態只能部分互溶 甚至完全不溶。甚至完全不溶。 兩組元的混合物使合金的熔點比各組元低，兩組元的混合物使合金的熔點比各組元低， 液相線從兩端純組元向中間凹下液相線從兩端純組元向中間凹下, ,兩條液相線的交兩條液相線的交點所對應的溫度稱為共晶溫度。點所對應的溫度稱為共晶溫度。2. 2. 共晶相圖共晶相圖( (Eutectic phase diagram Eutectic phase diagram ) ) 具有一個低共熔點的相圖具有一個低共熔點的相圖簡單共晶相圖簡單共晶相圖L LA+BA+BA AB BL+AL+AL

2、+BL+Bw wB B% %兩組元完全不溶兩組元完全不溶典型二元共晶相圖典型二元共晶相圖有限互溶有限互溶1）相圖分析）相圖分析L+L+L+液相線液相線液相線液相線固相線固相線固相線固相線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線固溶線 B B原子溶入原子溶入A A基體中形成的固溶體基體中形成的固溶體 A A原子溶入原子溶入B B基體中形成的固溶體基體中形成的固溶體固溶線，固溶度曲線：反映不同溫度時的溶解度變固溶線，固溶度曲線：反映不同溫度時的溶解度變化?；?。L+L+L+共晶轉變共晶轉變？ 二、發生共晶反應的合金的結晶 Pb-SnPb-Sn、Al-SiAl-Si、Ag-CuAg-Cu

3、合金具有共晶相圖。合金具有共晶相圖。 Pb-SnPb-Sn合金相圖中有三個單相區合金相圖中有三個單相區: : L L：PbPb與與SnSn形成的液溶體形成的液溶體 ：SnSn溶于溶于PbPb中的有限固溶體中的有限固溶體 ：PbPb溶于溶于SnSn中的有限固溶體中的有限固溶體 三個雙相區：三個雙相區：L+L+、L+L+、+ + 一條一條L+L+三相共三相共存線存線( (水平線水平線cdecde ) )。 這種相圖稱這種相圖稱共晶相圖共晶相圖。Pb-Sn合金相圖合金相圖 d d點為點為共晶點共晶點, , 表示表示d d點成分點成分( (共晶成分共晶成分) )的液相的液相合金冷卻到合金冷卻到d d點

4、溫度點溫度( (共晶溫度共晶溫度) )時時, , 共同結晶出共同結晶出c c點點成分的成分的相和相和e e 點成分的點成分的 相。相。 L Ld d(c c+e e) ) 共晶反應：共晶反應：一種液相在恒溫下同時結晶出兩種一種液相在恒溫下同時結晶出兩種固相的反應，生成的兩相固相的反應，生成的兩相混合物叫混合物叫共晶體共晶體。 發生共晶反應時三發生共晶反應時三相共存相共存, , 三相各自成分三相各自成分確定確定, , 恒溫進行。恒溫進行。 Pb-Sn合金相圖合金相圖 水平線水平線cdecde為共晶反應線為共晶反應線, , 成分在成分在cece之間的合之間的合金平衡結晶時都會發生共晶反應。金平衡結

5、晶時都會發生共晶反應。 cfcf 線線為為SnSn在在PbPb中的溶解度線中的溶解度線(相的固溶線相的固溶線) )。SnSn含量大于含量大于f f點的合金從高溫冷卻到室溫時點的合金從高溫冷卻到室溫時, , 從從相中析出相中析出相，叫二次相，叫二次：IIII。 egeg線線為為PbPb在在SnSn中中溶解度線。溶解度線。SnSn含量小含量小g g點的合金點的合金, , 冷卻過程冷卻過程中同樣發生二次結晶中同樣發生二次結晶, , 析出二次析出二次。 1. 1. 合金合金I I的平衡結晶過程的平衡結晶過程 合金室溫組織為合金室溫組織為+IIII 。 其組成相是：其組成相是：f f點成分的點成分的相相

6、 g g點成分的點成分的相相。 運用杠桿定律運用杠桿定律, , 兩相的質量分數為：兩相的質量分數為： 組織組成物可以是單相組織組成物可以是單相, , 或是兩相混合物。或是兩相混合物。組織組成物組織組成物 合金組織中那些具有合金組織中那些具有確定本質確定本質, , 一定形成機制的特殊一定形成機制的特殊形態的組成部分形態的組成部分。 合金合金I I的室溫組織為的室溫組織為+IIII 組織由組織由和和II II 二部分組成二部分組成, , 和和IIII為組織組成物。為組織組成物。 組織組成物組織組成物和和IIII 都為單相組成都為單相組成, , 所所以組織組成物以組織組成物、IIII的質量分數與組成

7、相的質量分數與組成相、的質量分數相等。的質量分數相等。 2. 2. 合金合金II(II(共晶合金共晶合金) )的結晶過程的結晶過程 合金的室溫組織：合金的室溫組織：共晶體共晶體(+)(+) 組織組成物：組織組成物：(+)(+) 組成相：組成相：和和相相共晶合金組織的形態共晶合金組織的形態 3. 3. 合金合金(亞共晶合金亞共晶合金) )的結晶過程的結晶過程 合金室溫組織：合金室溫組織：初生初生+二次二次+(+)+(+) 組織組成物：組織組成物：、二次、二次、(+)(+) 組成相：組成相：、 組成相組成相的質量分數為：的質量分數為： 過共晶合金過共晶合金( (合金合金)： 位于共晶點右邊位于共晶

8、點右邊, , 成分在成分在 dede之間的合金。之間的合金。 練習：練習：分析過共晶合金的結晶過程。分析過共晶合金的結晶過程。 過共晶合金過共晶合金室溫組織為室溫組織為: : 初生初生+二次二次+(+)+(+)亞共晶合金組織亞共晶合金組織 過共晶合金組織過共晶合金組織 亞共晶合金和過共晶合金組織亞共晶合金和過共晶合金組織初生初生+二次二次+(+)+(+) 初生初生+二次二次+(+)+(+)2）共晶合金的平衡凝固）共晶合金的平衡凝固合金合金的冷卻曲線及結晶過程的冷卻曲線及結晶過程 亞共晶合金的冷卻曲線及結晶亞共晶合金的冷卻曲線及結晶 Cd-BiCd-Bi二元相圖二元相圖Pb-Sn相圖相圖分析實例

9、分析實例分析實例w wSnSn19%19%的合金的合金二次相或次生相二次相或次生相IIII%08. 0%1002100210%10010fgfwII共晶合金共晶合金%4 .45%100195 .979 .615 .97%100cdedw%6 .54%100195 .97199 .61%100cdcew（a a）含）含40%Sn40%Sn的合金在的合金在230230時。時。（b b）含）含40%Sn40%Sn的合金剛冷卻到的合金剛冷卻到183183時。時。（c c）含）含40%Sn40%Sn的合金剛冷卻到的合金剛冷卻到183183以下時。以下時。48153）非平衡凝固）非平衡凝固 三、發生包晶反

10、應的合金的結晶 Pt-AgPt-Ag、Ag-SnAg-Sn、Sn-SbSn-Sb合金具有包晶相圖。合金具有包晶相圖。Pt-Ag合金相圖合金相圖 Pt-Ag Pt-Ag合金相圖中合金相圖中存在三種相存在三種相: : L L相相: :PtPt與與AgAg形成形成的的液溶體液溶體 相相: :AgAg溶于溶于PtPt中的中的有限固溶體有限固溶體 相相: :PtPt溶于溶于AgAg中中的的有限固溶體有限固溶體 e e點點為包晶點。為包晶點。 e e點成分的合金冷卻到點成分的合金冷卻到 e e點溫度點溫度( (包晶溫度包晶溫度) )時發生時發生包晶反應：包晶反應： L+L+ 。 反應時三相共存反應時三相共

11、存, , 它它們的成分確定們的成分確定, , 恒溫進行。恒溫進行。 水平線水平線cedced 為包晶反為包晶反應線。應線。 cfcf為為AgAg在在中的溶解中的溶解度線度線, , egeg為為PtPt在在中的溶解中的溶解度線。度線。 2 222點點 c c點成分的點成分的相與相與d d點成分的點成分的L L相相發生包晶反應：發生包晶反應：L+L+ 反應結束反應結束, L, L相與相與相正好全部反應耗盡相正好全部反應耗盡, , 形成形成e e點成分的點成分的固溶體。固溶體。 223 3點點 中析出二次中析出二次 。合金合金I I的結晶過程的結晶過程室溫組織室溫組織+二次二次組成相組成相 、 3.

12、4 3.4 二元包晶相圖二元包晶相圖Pt-AgPt-Ag相圖相圖PDCL包晶反應包晶反應peritectic reactionperitectic reactionL在一定溫度下，由一固定成分的液相與一個固定成分的在一定溫度下，由一固定成分的液相與一個固定成分的固相作用，生成另一個成分固相的反應，稱為包晶反應。固相作用，生成另一個成分固相的反應，稱為包晶反應。相圖分析相圖分析液相線液相線固相線固相線固溶線固溶線結晶過程結晶過程計算包晶反應時的相對含量計算包晶反應時的相對含量%100DCDPwL%100DCPCw4. 4. 其他類型的二元相圖其他類型的二元相圖1）具有化合物的二元相圖）具有化合物

13、的二元相圖相圖中間存在化合物，故又稱相圖中間存在化合物，故又稱。穩定性：穩定性：穩定化合物穩定化合物和和不穩定化物不穩定化物。穩定化合物是指有確定的熔點，可熔化成與固態相同穩定化合物是指有確定的熔點，可熔化成與固態相同成分液體的化合物，也稱為成分液體的化合物，也稱為一致熔融化合物一致熔融化合物；不穩定化合物不能熔化成與固態相同成分的液體，當不穩定化合物不能熔化成與固態相同成分的液體，當加熱到一定溫度時會發生分解，轉變為兩個相。加熱到一定溫度時會發生分解，轉變為兩個相。（1 1）形成穩定化合物的相圖）形成穩定化合物的相圖 xB0.00.20.40.60.81.015001000s(C)+s(B)

14、l(A+B)t/l(A+B)+s(B)E1500l(A+B)+s(A)Mg(A)Si(B)Mg2Si(C)s(A)+s(C)s(C)+l(A+B)E2l(A+B)*At*Bt1430638650s(C)+ 五、含有穩定化合物的合金的結晶 穩定化合物穩定化合物: :具有一定的化學成分、固定的具有一定的化學成分、固定的熔點熔點, , 熔化前不分解熔化前不分解, , 也不發生其它化學反應。也不發生其它化學反應。 如如:Mg-Si:Mg-Si合金能形成穩定化合物合金能形成穩定化合物MgMg2 2SiSi。 Mg-SiMg-Si合金相圖屬于含有穩定化合物的相圖合金相圖屬于含有穩定化合物的相圖 把穩定化合

15、物看成把穩定化合物看成獨立的組元獨立的組元, , 相圖分成相圖分成幾個簡單相圖。幾個簡單相圖。 Mg-SiMg-Si相圖可分為相圖可分為Mg-MgMg-Mg2 2SiSi和和MgMg2 2Si-SiSi-Si兩個相圖分析。兩個相圖分析。含有穩定化合物的相圖含有穩定化合物的相圖（2 2）形成不穩定化合物的相圖）形成不穩定化合物的相圖 （3 3）固相中有化合物分解和生成的二元系統相圖）固相中有化合物分解和生成的二元系統相圖 3 3）具有固態相變的二元相圖）具有固態相變的二元相圖（1 1）具有固溶體多晶型）具有固溶體多晶型轉變的相圖轉變的相圖 四、發生共析反應的合金的結晶 共析相圖形狀與共晶相圖相似

16、。共析相圖形狀與共晶相圖相似。共析相圖共析相圖 d d 點成分點成分( (共析成分共析成分) )合金合金從液相經過勻晶反應生成從液相經過勻晶反應生成相相, , 冷卻到冷卻到d d 點溫度點溫度( (共析溫度共析溫度) )時時, , 恒溫發生恒溫發生共析反應共析反應: :(+)(+) 一種固相轉變成完全不同一種固相轉變成完全不同的兩種固相的兩種固相. . 共析反應產物兩相混合物共析反應產物兩相混合物稱為稱為共析體。共析體。 共析相圖中各種成分合共析相圖中各種成分合金的結晶過程與共晶相圖類金的結晶過程與共晶相圖類似。似。 共析反應在固態下進行共析反應在固態下進行, , 共析產物比共晶產物要細密。共析產物比共晶產物要細密。 （2 2）具有共析轉變的相圖）具有共析轉變的相圖 8.3.4 8.3.4 二元相圖的分析方法二元相圖的分析方法方法：方法：1 1 若有穩定的中間相，可依此把相圖分為幾個部分。若有穩定的中間相，可依此把相圖分為幾個部分。2 2 根據相區接觸法則填寫各相區。根據相區接觸法則填寫各相區。 n = C-Pn = C-P3 3 分析典型成分合金的結晶過程及組織轉變，并利用分析典型成分合金的結晶過程及組織轉變，并利用杠桿定律計算各相相對含量。杠桿定律計算各相相對含量。二元相圖二元相圖 恒恒 溫溫 轉轉 變變 類類 型型反應式反應式相圖特