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1、二元共晶相图教学课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望共晶的特殊性比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造操作共晶合金比纯金属有更好的流动性，凝固过程中防止了阻碍液体流动的枝晶形成从而改善铸造性能恒温转变，减少了铸造缺陷，如偏聚和缩孔；共晶凝固可获得多种形态的显微组织三、共晶相图三、共晶相图PbSnSn%T,C液相线液相线L固相线固相线 +L+L+固溶线固溶线 固溶线固溶线 1 1）点点：纯纯组组元元熔熔点点；最最大大溶溶解解度度点点；共共晶晶点点（是（是亚
2、共晶亚共晶、过共晶合金过共晶合金成分分界点）等。成分分界点）等。2 2）线线：液液相相线线、固固相相线线；溶溶解解度度曲曲线线；共共晶晶线等。线等。3 3）区区：3 3个单相区；个单相区；3 3个两相区；个两相区；1 1个三相区。个三相区。1.1.相图分析（相图三要素）相图分析（相图三要素）共晶线共晶线2.2.共晶转变分析共晶转变分析PbSnT,CL +L+L+共晶反应线共晶反应线表示从表示从M点到点到N点点范围的合金，在范围的合金，在该温度上都要发该温度上都要发生不同程度上的生不同程度上的共晶反应。共晶反应。MN共晶点共晶点表示表示E点成分的合点成分的合金冷却到此温度金冷却到此温度上发生完全
3、的共上发生完全的共晶转变。晶转变。ELE M+N无论从何处开始无论从何处开始,体系点达到共晶线体系点达到共晶线液相组成达到液相组成达到E点点共晶反应要点共晶反应要点共晶转变在恒温下进行。共晶转变在恒温下进行。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。PbSnT,CL +L+L+MNE 3 3 合金的平衡结晶及其组织合金的平衡结晶及其组织 （以（以Pb-SnPb-Sn相图为例）相图为例）（
4、1 1）WWSnSn22的合金的合金 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.含含SnSn量小于量小于2%2%时称为单相固溶体合金时称为单相固溶体合金(2)X1合金结晶过程分析（合金结晶过程分析（2 Wsn1）MNfgX1T,CtL L LL+冷却曲线冷却曲线 +1234PbSnT,CL +L+L+183E当温度降至当温度降至3 3
5、点以下，呈过饱和状态的点以下，呈过饱和状态的 相中将不断析出富相中将不断析出富SnSn的的 相，这种析出过程称为脱溶过程，析出相称为次生相或二相，这种析出过程称为脱溶过程，析出相称为次生相或二次相，用次相，用 IIII 表示，以区别于由液相中直接凝固出的初生表示，以区别于由液相中直接凝固出的初生 相相 举例利用杠杆定律可以算出wSn=10%的合金中 和 II 相的相对量。如取室温时 相及相的固溶度分别为图中的f点及g点，则有：(3)X2合金结晶过程分析合金结晶过程分析（共晶合金共晶合金）X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶体共晶体冷却曲线冷却曲线(+)PbSnT,CL +L+L+183M
6、NE(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning
7、is a trademark used herein under license.(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.Te温度时，成分为m的 相和成分为n的 相的相对量可由杠杆定律算出：温度继续降低时，共晶组织中的 相及 相将分别析出次生相II和II，由于此种次生相常依附于同类相上形核、长大，在显微镜下难以区分，故一般不予考虑。(4)X3合金结晶过程分析合金结晶过程分析（亚共晶合金亚共晶合金）X3T,CtL
8、L+(+)+12(+)+PbSnT,CL +L+L+183MNEL+(+)+(c)2003 Brooks/Cole,a division of Thomson Learning,Inc.Thomson Learning is a trademark used herein under license.(4)X4合金结晶过程分析合金结晶过程分析（过共晶合金过共晶合金）X3T,CtLL+(+)+12(+)+PbSnT,CL +L+L+183MNEL+(+)+标注了组织组成物的相图标注了组织组成物的相图MEN 组织组成物与组织图组织组成物与组织图 一一般般将将显显微微组组织织中中能能清清晰晰分分辨辨
9、的的独独立立组组成成部部分分，称称为为组组织织组组成成物物。组组织织组组成成物物可可以以是是单单相相（如如 相相、IIII相相），也也可可以是多相（如共晶组织以是多相（如共晶组织+）。）。上上述述组组织织是是由由 相相和和 相相组组成成的的，故故称称、相相为为相相组组成成物物组组织图：用组织组成物填写的相图。织图：用组织组成物填写的相图。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。组织组成物相对量的计算：杠杆定律。如室温时wSn=35%的PbSn亚共晶合金的组织组成物和相组成物的相对量分别为多少？15 3 3 非平衡凝固及其组织非平衡凝固及其组织 （伪共晶和离异共晶）（伪共晶和离异共晶）（1 1）伪共晶
10、）伪共晶 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。形成原因：不平衡结晶；成分位于共晶点附近。形成原因：不平衡结晶；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。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。（伪共晶区偏移）共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。（伪共晶区偏移）伪共晶区的形状伪共晶区的形状两两组组元元有有相相近近熔熔点点时时，出出现现对对称称型型伪伪共共晶晶区区；两两组组元元熔熔点点相相差差较较大大时时，共共晶晶点点通通常常偏偏向向低低熔熔点点组组元元一一方方，而而伪伪共共晶晶区则偏向高
11、熔点组元一方。区则偏向高熔点组元一方。伪共晶伪共晶由于共晶组织中两组成相的成分与液相不同，它们的形核和生长都需要两组元的扩散，而以低熔点组元为基的组成相与液相的成分相差较小，则通过扩散而达到该组成相的成分就较为容易，其凝固速度较大。因此，当共晶点偏向低熔点组元时，为了满足两组成相形成对扩散的要求，伪共晶区的位置必须偏向高熔点组元一侧。17 伪共晶伪共晶 共晶成分的Al-Si合金，由于伪共晶区偏向右边（Si侧），使其在不平衡凝固后得到初+（Si）的亚共晶组织（因为共晶成分的液相过冷后其表象点a，没有落入伪共晶区，则先凝固出相，使液相成分移到b点，才能发生共晶转变，这就相当于共晶点向右移动，共晶合金变成了亚共晶合金），同样，过共晶成分的合金在不平衡凝固后，也可能得到亚共晶或共晶组织18 第三节第三节 二元共晶相图及合金凝固二元共晶相图及合金凝固 离异共晶离异共晶 离异共晶：两相分离的共晶组织。离异共晶：两相分离的共晶组织。形成原因形成原因 平衡条件下，成分位于共晶线上两端点附近。平衡条件下，成分位于共晶线上两端点附近。不平衡条件下，成分位于共晶线外两端点附近不平衡条件下，成分位于共晶线外两端点附近 消除：扩散退火。消除：扩散退火。2h19 第三节第三节 二元共晶相图及合金凝固二元共晶相图及合金凝固 4 4 共晶组织的形成共晶组织的形成 （2 2）共晶体的形态）共晶体的形态