1、二二. 共晶相圖及其合金的凝固共晶相圖及其合金的凝固共晶合金的一些特殊的性質共晶合金的一些特殊的性質：比純組元熔點低，簡化了熔化和鑄造的操作；共晶合金比純金屬有更好的流動性，其在凝固之中防止了阻礙液體流動的枝晶形成，從而改善鑄造性能；恒溫轉變（無凝固溫度范圍）減少了鑄造缺陷，例如偏聚和縮孔；共晶凝固可獲得多種形態的顯微組織，尤其是規則排列的層狀或桿狀共晶組織可能成為優異性能的原位復合材料（insitu composite） 共晶相圖共晶相圖(Pb-Sn)形成條件形成條件：兩組元在液態可無限互溶，而固態只能部分互溶，甚至完全不溶。兩組元的混合使合金的熔點比各組元低合金的熔點比各組元低，因此，液相

2、線從兩端純組元向中間凹下，兩條液相線的交點所對應的溫度稱為共晶溫度共晶溫度。在該溫度下，液相通過共晶凝固同時結晶出兩個固相，這樣兩相的混合物稱為共晶組織或共晶體共晶組織或共晶體。 相圖分析:點: 兩組元的熔點, 最大固溶度, 室溫固溶度, 共晶點線:液相線,固相線,固溶度線,共晶轉變線區:三個單相區：液相區,兩個固相區(f=2), 三個兩相區：兩個液、固兩相共存區(f=1), 一個固、固兩相共存區(f=1) 一個三相區：共晶線(f=)2共晶合全的平衡凝固共晶合全的平衡凝固及其組織及其組織 w(Sn)19的合金高于液相線：相液相線與固相線之間：(Pb) 固相線與固溶度線之間: (Pb)的冷卻低于

3、固溶度線： (Pb)中析出II(Sn) 簡單表示方法：a.相(Pb) 冷卻,II凝固組織 b. 共晶合金平衡凝固過程：相=(Pb)+(Sn) =,II,和=,+ II室溫平衡組織：( )共Pb-Sn共晶合金顯微組織：c.亞共晶合金 平衡凝固過程：相(Pb)(先共晶相)(余)=(Pb)+(Sn) =,II,和=,+ II室溫平衡組織：(先共晶相) ( )共II d過共晶合金 室溫平衡組織： (先共晶相) ( )共II MNEPb-Sn亞共晶合金的顯微組織：黑色樹枝狀: 相；(白色： 相)黑白相間區: (+)共晶體Pb-Sn過共晶合金的顯微組織：白色橢圓狀：相(先共晶相)黑白相間區： (+)共晶體

4、3共晶合金的非平衡凝固共晶合金的非平衡凝固 a偽共晶偽共晶 在平衡凝固條件下，只有共晶成分的合金才能得到全部的共晶組織。然而在非平衡凝固條件下，某些亞共晶或過共晶成分某些亞共晶或過共晶成分的合金也能得全部的共晶組織，這種由的合金也能得全部的共晶組織，這種由非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱為偽共晶為偽共晶。 出現偽共晶的成份范圍：b非平衡共晶組織 某些合金在平衡凝固條件下獲得單相固溶體，在快冷時可能出現少量的非平衡共晶體，非平衡共晶組織的出現將嚴重影響材料的性能，應該消除之。 C離異共晶 當先共晶相數量較多、共晶體數量較少，通常共晶體中的相依附于初生相生長，將

5、共晶體中另一相推到最后凝固的晶界處，從而使共晶體兩組成相相間的組織特征消失，這種兩相分離的共晶體稱為離異共晶 三三. 包晶相圖及其合金的凝固包晶相圖及其合金的凝固 包晶相圖形成條件形成條件：兩組元在液態可無限互溶，而固態只能部分互溶。在二元相圖中，包晶轉變就是已結晶的固相與剩余液相反應形成另一固相的恒溫轉變。 包晶相圖包晶相圖的液相線的液相線的固相線的固相線包晶轉變線的固溶度線的固溶度線2包晶合金的平衡凝固及其組織 a. w(Ag)為42.4的PtAg合金（合金合金I） 凝固過程：相(先共晶相)(余)+= =,+ II室溫組織：,+ II凝固過程示意圖：b 42.4w(Ag)66.3的pt-A

6、g（合金II） 凝 固過 程：相(余1)+= L(余2)= 冷卻 =,+ II凝固過程組織變化及室溫組織：,+ IIc 10.5w(Ag)42.4的 Pt-Ag合金（合金III） 凝固過程：相(余)+=(余) =,+ II = ,+ II 凝固過程組織變化：室溫組織 ,+ II +,+ II3包晶合金的非平衡凝固及其組織 實際生產中的冷速較快，固體中的原子擴散往往不能充分進行，導致包晶反應的不完全性，即在低于包晶溫度下，將同時存在未參與轉變的液相和相，其中液相在繼續冷卻過程可能直接結晶出相或參與其他反應，而相仍保留在相的心部，形成包晶反應的非平衡組織(包晶偏析包晶偏析). 另外，某些原來不發生

7、包晶反應的合金，在快冷條件下，由于初生相a凝固時存在枝晶偏析而使剩余的L和a相發生包晶反應，出現某些平衡狀態下不應出現的相。與非平衡共晶組織一樣，包晶轉變產生的非平衡組織也可通過擴散退火消除。 四四.復雜二元相圖的分析方法復雜二元相圖的分析方法 （1）先看相圖中是否存在穩定化合物(橫向看)，如有，則以這些化合物為界，把相圖分成幾個區域進行分析；再看兩組元是否存在同素異構轉變(縱向看)。（2）根據相區接觸法則，區別并標出各相區。（3）找出三相共存水平線，分析這些恒溫轉變的類型，寫出反應式。 二元體系中的三相平衡轉變： 具有穩定化合物的相圖： 具有不穩定化合物的相圖： 具有同素異構轉變的相圖： （4）應用相圖分析具體合金隨溫度改變而發生的相轉變和組織變化規律。在單相區，該相的成分與原合金相同；在兩相區，不同溫度下兩相成分分別沿其相界線而變。根據研究的溫度畫出連結線，其兩端分別與兩條相界相交，由此根據杠桿法則可求出兩相的相對量。三相共存時，