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1、 共晶相图不同成分合金的凝固过程及组织组成物；共晶相图不同成分合金的凝固过程及组织组成物； 伪共晶伪共晶 包晶相图不同成分合金的凝固过程；包晶相图不同成分合金的凝固过程； 组成共晶相图的两组元的相互作用的特点是组成共晶相图的两组元的相互作用的特点是: :。 是在一定条件下是在一定条件下( (温度、成分不变温度、成分不变) )，由均匀液体，由均匀液体中同时结晶出两种不同固相的转变。即：中同时结晶出两种不同固相的转变。即： 具有共晶转变的相图称为具有共晶转变的相图称为。 所得到两固相的混合物称为所得到两固相的混合物称为。共晶体的结构共晶体的结构 由液相同时结晶出两个固相的过程称为由液相同时结晶出两
2、个固相的过程称为共晶转变共晶转变。两组元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并且发两组元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并且发生共晶反应的相图，称为生共晶反应的相图，称为共晶相图共晶相图。L（1 1）相图分析）相图分析 点点 tA、tB、E M、N、F、G 线线 tAEtB线为液相线线为液相线 tAMENtB线为固相线线为固相线 MEN线是共晶转变线线是共晶转变线 MF线为线为Sn在在Pb中的固溶度曲线中的固溶度曲线 NG线为线为Pb在在Sn中的固溶度曲线中的固溶度曲线 相区相区 单相区单相区 两相区两相区 根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类：根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类
3、：端部端部固溶体合金固溶体合金、亚共晶合金亚共晶合金、过共晶合金过共晶合金、共晶合金共晶合金。 冷却曲线冷却曲线： 结晶和组织转变过程结晶和组织转变过程：LL+ LL+ + 匀晶反应脱溶转变匀晶反应脱溶转变 ：+ 、相对量都可通过杠杆法则求出：相对量都可通过杠杆法则求出： W W= (1.0-0.1)/(1.0-0.02)=91.8% = (1.0-0.1)/(1.0-0.02)=91.8% W W= (0.1-0.02)/(1.0-0.02)=8.2%= (0.1-0.02)/(1.0-0.02)=8.2%(2)2) 该合金发生该合金发生：L LE E M M + +N N, , 恒温进行，
4、形成共恒温进行，形成共晶体晶体(+)(+)。两个相的相对量：。两个相的相对量：M M=EN/MN =EN/MN N N= ME/MN= ME/MN ：LL+(+) ( +)LL+(+) ( +)共共 共晶反应脱溶转变共晶反应脱溶转变 ：(+)(+)共共 。 : :片层交替分布，共晶片层交替分布，共晶(+)(+)共共中中、相对量都可通过杠杆法相对量都可通过杠杆法则求出则求出 。 ：W W= EN/MN W= EN/MN W=ME/MN=ME/MN ：W W= (1.0-0.619)/(1.0-0.02)= (1.0-0.619)/(1.0-0.02) W W= (0.619-0.02)/(1.0
5、-0.02)= (0.619-0.02)/(1.0-0.02) ： ：LL+L+(+)LL+L+(+)共共+ + (+)(+)共共+(+)+(+)共共 匀晶反应共晶反应脱溶转变匀晶反应共晶反应脱溶转变：+(+)+(+)共共：+(+)+(+)共共 过共晶合金的凝固过程和组织特征与亚共晶合金相类似，只是过共晶合金的凝固过程和组织特征与亚共晶合金相类似，只是初生相初生相( (先共晶相先共晶相) )为为固溶体而不是固溶体而不是固溶体。固溶体。 类合金的类合金的 其其 ：LL+L+(+)LL+L+(+)共共+(+)+(+)共共+ +(+)+(+)共共 匀晶反应共晶反应脱溶转变匀晶反应共晶反应脱溶转变：+
6、(+)+(+)共共：由于快速冷却，非共晶成分合金所得到的共晶组织。：由于快速冷却，非共晶成分合金所得到的共晶组织。：不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。：不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。：由非共晶成分的合金得到的完全共晶组织；共：由非共晶成分的合金得到的完全共晶组织；共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。(伪共晶区偏移伪共晶区偏移) 离异共晶离异共晶：由于非平：由于非平衡共晶体数量较少，通常共衡共晶体数量较少，通常共晶体中晶体中相依附于初生相依附于初生相相生长，将共晶体中另一相生长，将共晶体中另一相推到最后凝固的晶界处从而推到最后凝固的晶界处从而使共晶体两组
7、成相间的组织使共晶体两组成相间的组织特征消失，这种两相分离的特征消失，这种两相分离的共晶体称为共晶体称为。 形成原因形成原因：不平衡：不平衡条件下，成分位于共晶线上条件下，成分位于共晶线上两端点附近。两端点附近。 平衡条件下，成分位于共平衡条件下，成分位于共晶线上两端点附近。晶线上两端点附近。 消除消除：扩散退火。：扩散退火。1. 在共晶合金系中，只有共晶成分的合金才能发生共在共晶合金系中，只有共晶成分的合金才能发生共晶转变。晶转变。A 是是B 否否思考题思考题答案：答案：B成分在共晶线宽度范围内的合金冷却到共晶温度时，未成分在共晶线宽度范围内的合金冷却到共晶温度时，未凝固的液相成分沿液相线变
8、化到共晶点，而进行共晶转凝固的液相成分沿液相线变化到共晶点，而进行共晶转变。因此，并不是只有共晶合金才发生共晶反应。变。因此，并不是只有共晶合金才发生共晶反应。 2. 发生共晶转变的液相，其成分一定是共晶成分。发生共晶转变的液相，其成分一定是共晶成分。A 是是B 否否思考题思考题答案：答案：A能够发生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。能够发生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。 3. 共晶转变进行时，系统的自由度共晶转变进行时，系统的自由度F A 为为1B 为为0C 为为1思考题思考题答案：答案：B二元合金发生共晶反应时是三相（二元合金发生共晶反应时是三相（L, a, b）共存，根据相）共存，根
9、据相律计算可以知道系统的自由度为律计算可以知道系统的自由度为0。任何系统的自由度最。任何系统的自由度最小值是小值是0，不可能为负值。，不可能为负值。 4. 相图中的共晶线相图中的共晶线 A 是一条水平线直线；是一条水平线直线；B 是一个三相区（是一个三相区（L, , ）；）；C 一般是一条斜线，水平线是特殊情况。一般是一条斜线，水平线是特殊情况。 思考题思考题答案：答案：A因为共晶反应是恒温转变，反映在相图上只能是一条水因为共晶反应是恒温转变，反映在相图上只能是一条水平线；共晶反应时三相共存，所以共晶线也是一个三相平线；共晶反应时三相共存，所以共晶线也是一个三相区。区。 有些合金当凝固到一定温
10、度时，已结晶出来的一定成有些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相分的固相与剩余液相( (有确定成分有确定成分) )发生反应生成另一种固发生反应生成另一种固相的恒温转变过程称为相的恒温转变过程称为包晶转变包晶转变。 两组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互溶并具两组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互溶并具有包晶转变的相图称为有包晶转变的相图称为二元包晶相图二元包晶相图。 线线：APDBAPDB固相线、固相线、ACBACB液相线、水平线液相线、水平线(PDC)(PDC)为包晶转变线，为包晶转变线，包晶线上仅有包晶线上仅有PDPD为固相线，为固相线，PEPE、DFDF固溶度
11、曲线。固溶度曲线。 包晶转变线上的合金在该温度发生包晶转变线上的合金在该温度发生包晶转变包晶转变：Lc+Lc+P P = =D D 相区相区：三个单相区为：三个单相区为L L、和和；三个双相区为；三个双相区为L+L+、L+L+、+；三相共存于；三相共存于PDCPDC线，为线，为L+L+ 包晶线与共晶线不同包晶线与共晶线不同之处在于之处在于：共晶线为固相：共晶线为固相线，线上的合金在共晶温线，线上的合金在共晶温度全部凝固完毕，其组织度全部凝固完毕，其组织为两相混合物。包晶线仅为两相混合物。包晶线仅有有DPDP为固相线，而为固相线，而DCDC为液为液相线。相线。 ： 和和组织转变过程组织转变过程：
12、LL+L+LL+L+ 发生包晶反应：发生包晶反应：L LC C+P P = =D D为恒温反应为恒温反应 匀晶反应包晶反应脱溶转变匀晶反应包晶反应脱溶转变 室温组织室温组织：+, +, 、的相对量可通过杠杆法则的相对量可通过杠杆法则求出求出 。 开始包晶反应时开始包晶反应时: : W W=DC/PC=DC/PC57.257.2 W WL L=PD/PC=PD/PC42.842.8 室温时室温时:W:W=FD/EF=FD/EF W W=ED/EF=ED/EF ：和 组 织 转 变 过 程和 组 织 转 变 过 程 ： L L + L + + L L + L + + L+L+ + 碰到碰到PCPC
13、发生包晶反应发生包晶反应 ：L LC C+D D=P P 为恒温反应为恒温反应 匀晶反应包晶反应匀晶反应脱溶转变匀晶反应包晶反应匀晶反应脱溶转变 室温组织室温组织：+，、的相对量可通过杠杆法则求的相对量可通过杠杆法则求出出 。 开始包晶反应时开始包晶反应时: : W W=GC/PC57.2%=GC/PC57.2% W WL L =PG/PC42.8% =PG/PC42.8% 室温时室温时: W: W=FG/EF=FG/EF W W=EG/EF=EG/EF 组织转变过程组织转变过程：LL+L+ LL+L+ + 碰到碰到DPDP发生包晶反应：发生包晶反应：L LC C+P P =D D 为恒温反应为恒温反应 匀晶反应包晶反应脱溶转变匀晶反应包晶反应脱溶转变 室温组织室温组织：+，、的相对量可通过杠杆法则的相对量可通过杠杆法则求出求出 。 开始包晶反应时开始包晶反应时: : W WL L=HC/PC57.2% =HC/PC42.8% =PH/PC42.8% 包晶反应完了时包晶反应完了时: : W W=FH/EF =FH/EF W W=HD/PD=HD/PD 室温时室温时: W: W=PH/PD=PH/PD W W=EH/EF=EH/EF