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1、第六章第六章合金的相结构合金的相结构与二元合金相图与二元合金相图第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图6.3 6.3 二元相图的应用二元相图的应用第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构一概述一概述一概述一概述l l纯金属纯金属纯金属纯金属：导电性、导热性好。但强度并不高，应用受限制：导电性、导热性好。但强度并不高，应用受限制l l合金合金合金合金：工业上应用最多的是合金材料：工业上应用最多的是合金材料l l合金合金合金合
2、金：是两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素制成的：是两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素制成的金属。金属。l l组元：组元：组元：组元：组成合金的最基本物质组成合金的最基本物质组成合金的最基本物质组成合金的最基本物质。由两个组元组成的合金称为由两个组元组成的合金称为二元合金二元合金二元合金二元合金。由由三个组元组成的合金称为三元合金或多元合金。三个组元组成的合金称为三元合金或多元合金。三个组元组成的合金称为三元合金或多元合金。三个组元组成的合金称为三元合金或多元合金。l l相相相相：是金属或合金中具有同一化学成份，同一原子聚集状态和：是金属或合金中具有同一化学成份，同一原子聚集状态和性
3、质的均匀连续组成体，不同性质的均匀连续组成体，不同“相相”之间存在界面，称为相之间存在界面，称为相界面。界面。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构二合金的相结构二合金的相结构二合金的相结构二合金的相结构 合金的相结构合金的相结构合金的相结构合金的相结构是指相的原子排列规律。它比金属晶体是指相的原子排列规律。它比金属晶体结构复杂，但可归为两类，结构复杂，但可归为两类，固溶体固溶体固溶体固溶体 金属化合物金属化合物金属化合物金属化合物。1 1、固固溶溶溶溶体体：固：固溶溶溶溶体与溶液一样，有体与溶液一样，有溶溶溶溶剂与剂与溶溶溶
4、溶质之分。含量质之分。含量少的叫少的叫溶质溶质溶质溶质，含量多的叫，含量多的叫溶剂溶剂溶剂溶剂。l特点特点：溶溶溶溶剂组元保持它的晶格类型不变，所以固剂组元保持它的晶格类型不变，所以固溶溶溶溶体的晶体的晶格类型就是格类型就是溶溶溶溶剂组元的晶格类型。剂组元的晶格类型。l分类分类：按：按溶溶溶溶质原子在质原子在溶溶溶溶剂晶格中所占位置的不同，可分为剂晶格中所占位置的不同，可分为置换固溶体置换固溶体置换固溶体置换固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体间隙固溶体间隙固溶体。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构二合金的相结构二合金的相结构二
5、合金的相结构二合金的相结构1 1、固、固溶溶溶溶体体（1 1 1 1）置换固溶体）置换固溶体）置换固溶体）置换固溶体 “Cu-NiCu-Ni合金合金”:Cu:Cu的面心立方晶格结点上的原子，可以的面心立方晶格结点上的原子，可以部分或全部部分或全部部分或全部部分或全部被溶质原子被溶质原子NiNi置换掉。置换掉。按溶质组元的固溶度可分为按溶质组元的固溶度可分为无限固溶体无限固溶体无限固溶体无限固溶体和和有限固溶体有限固溶体有限固溶体有限固溶体；有限固溶体有限固溶体有限固溶体有限固溶体（当溶质组元浓度固溶度后，可形成另一（当溶质组元浓度固溶度后，可形成另一新相）；新相）；无限固溶体无限固溶体无限固溶
6、体无限固溶体（完全溶解（完全溶解100%100%溶质组元，但不改变溶剂的溶质组元，但不改变溶剂的晶格类型）。晶格类型）。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构l l置换固置换固置换固置换固溶溶溶溶体体体体和和间隙固间隙固间隙固间隙固溶溶溶溶体体体体图图1 1 固溶体两种类型示意图固溶体两种类型示意图 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构（2 2 2 2）间隙固）间隙固）间隙固）间隙固溶溶溶溶体体体体 溶剂组元的晶格类型保持不变。溶质原子溶入到溶剂溶剂组元的晶
7、格类型保持不变。溶质原子溶入到溶剂晶格的间隙中，这种固溶体称为晶格的间隙中，这种固溶体称为间隙固间隙固间隙固间隙固溶溶溶溶体体体体。l l形成间隙固形成间隙固形成间隙固形成间隙固溶溶溶溶体的条件体的条件体的条件体的条件：晶格间隙一般小于：晶格间隙一般小于0.1nm0.1nm，只有，只有半径较小的原子才可溶入间隙，如氢（半径较小的原子才可溶入间隙，如氢（0.0460.046nmnm）、氧）、氧（0.0600.060nmnm）、碳（）、碳（0.0770.077nmnm）和硼（）和硼（0.0970.097nmnm）等。）等。溶质与溶剂原子半径比小于溶质与溶剂原子半径比小于溶质与溶剂原子半径比小于溶质
8、与溶剂原子半径比小于0.590.590.590.59l l固固固固溶溶溶溶体性能的变化体性能的变化体性能的变化体性能的变化：当形成置换固当形成置换固溶溶溶溶体时，溶剂原子体时，溶剂原子半径存在差别，故要产生晶格畸变；半径存在差别，故要产生晶格畸变；当形成间隙固当形成间隙固溶溶溶溶体时，因溶质原子半径稍大于间隙半径，也要产生畸变。体时，因溶质原子半径稍大于间隙半径，也要产生畸变。晶格畸变使晶格畸变使强度、硬度上升，塑性、韧性下降强度、硬度上升，塑性、韧性下降强度、硬度上升，塑性、韧性下降强度、硬度上升，塑性、韧性下降，这种由晶，这种由晶格畸变引起强、硬度上升的效应称为格畸变引起强、硬度上升的效应
9、称为固固固固溶溶溶溶强化强化强化强化。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构l固固溶溶体性能的变化体性能的变化图图2 2 固溶体中大、小溶质原子所引起晶格畸变示意图固溶体中大、小溶质原子所引起晶格畸变示意图第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构2 2、金属间化合物（中间相）、金属间化合物（中间相）、金属间化合物（中间相）、金属间化合物（中间相）l l定义定义定义定义：A、B两组元组成合金时，由于溶解度的不同，除两组元组成合金时，由于溶解度的不同，除形成有限固形
10、成有限固溶溶溶溶体外，还有可能形成与体外，还有可能形成与A、B组元晶格类型组元晶格类型不同的新相，这种新相就称为金属间化合物。不同的新相，这种新相就称为金属间化合物。l l分类分类分类分类：金属间化合物根据形成条件，可分为下列三种类型，：金属间化合物根据形成条件，可分为下列三种类型，即正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。即正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。（1）正常化合物）正常化合物l这类化合物按正常的原子价规律组成，具有一定的化学成这类化合物按正常的原子价规律组成，具有一定的化学成分，可用化学分子式来表示其组成，例如：分，可用化学分子式来表示其组成，例如：Mg2Si、Mg2Sn等。其特
11、点是硬度高，脆性大。等。其特点是硬度高，脆性大。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.1 6.1 合金的相结构合金的相结构（2 2）电子化合物）电子化合物）电子化合物）电子化合物l这类化合物的组成不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度组这类化合物的组成不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度组成。成。l如电子浓度如电子浓度=2/3时，铜锌可形成体心立方的时，铜锌可形成体心立方的CuZn中间相中间相；当电当电子浓度子浓度=21/13时，则形成复杂立方结构的时，则形成复杂立方结构的Cu5Zn8中间相。中间相。（3）间隙化合物）间隙化合物l这类化合物是由过渡族金属与原子
12、半径较小的非金属元素，如这类化合物是由过渡族金属与原子半径较小的非金属元素，如C、N、O、B等形成的金属化合物。等形成的金属化合物。l可按原子半径比值分类可按原子半径比值分类简单间隙化合物简单间隙化合物简单间隙化合物简单间隙化合物复杂间隙化合物复杂间隙化合物复杂间隙化合物复杂间隙化合物第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图一概述二二元合金相图的制作三匀晶相图三匀晶相图四共晶相图四共晶相图四共晶相图四共晶相图五包晶相图六其它二元相图 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二
13、元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图一概述一概述一概述一概述l定义定义：相图是表示合金系中所有合金，在非常缓慢冷却：相图是表示合金系中所有合金，在非常缓慢冷却（或加热）条件下，在各个温度下存在的相或其组织的图（或加热）条件下，在各个温度下存在的相或其组织的图解。解。l作用作用：通过相图知道各种成分的合金在任一温度下存在的：通过相图知道各种成分的合金在任一温度下存在的相及相成分。加热或冷却过程中的相变及相变温度、室温相及相成分。加热或冷却过程中的相变及相变温度、室温下合金的平衡组织及性能，为制定热处理规范提供依据。下合金的平衡组织及性能，为制
14、定热处理规范提供依据。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图二二元合金相图的制作二二元合金相图的制作二二元合金相图的制作二二元合金相图的制作1、以、以Cu-Ni二元合金系为例，用二元合金系为例，用热分析法热分析法热分析法热分析法来绘制相图。来绘制相图。LL+第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图2 2、二元合金相图特征点、线的意义、二元合金相图特征点、线的意义 ltA铜的熔点ltB
15、镍的熔点ltAatB液相线ltAbtB固相线ltAatB线上为一液相区 LltAbtB线下为一固相区 Sl两线之间为液固相区 L+S 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图1合金的平衡结晶过程示意图L 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图2 2 2 2合金的平衡结晶过程合金的平衡结晶过程合金的平衡结晶过程合金的平衡结晶过
16、程l平衡结晶是合金在极缓慢的冷却极缓慢的冷却过程中，原子能够充分扩散，随时达到相平衡的结晶过程。l当合金从高温缓慢地冷却到与液相线相交的t t1 1温度并稍过冷时，开始从液相L1中结晶出成分为的1 1 固溶体。固相成分沿着固相线变化，液相成分沿着液相线变化。当然随着结晶的进行，液相量逐渐减少，固相量逐渐增加。在t t2 2到t t3 3温度间，结晶继续进行，液相成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化，并在温度 t t3 3 时结晶完毕，得到成分为 3 3（含60%Ni60%Ni）的单相固溶体，由一颗颗的晶粒组成。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2
17、6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图3 3 3 3杠杆定律极其应用杠杆定律极其应用杠杆定律极其应用杠杆定律极其应用l当合金在某一温度处于相图中的两相区时，从相图中不仅可知两平衡相的成分，还可应用“杠杆定律”求出两个平衡相的重量比。现以图6铜镍合金中含x%Ni的合金为例，来说明杠杆定律极其应用。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图3 3杠杆定律极其应用杠杆定律极其应用杠杆定律极其应
18、用杠杆定律极其应用在在平平衡衡温温度度时时，合合金金的的两两个个平平衡衡相相为为：液液相相的的成成分分以以a点点表表示示，即即含含y%Ni,固固溶溶体体的的成成分分以以c点点表表示示，即即含含z%Ni。设设液液、固固两两相相的的重重量量分分别别为为WL和和Wa，合金的总重量为合金的总重量为W。则则 WL+Wa=W（2-1）由于液、固两相中含镍量的和等于合金总的含镍量，即由于液、固两相中含镍量的和等于合金总的含镍量，即 WLy%+Waz%=Wx%（2-2）将（将（2-1）式代入（）式代入（2-2）式并移项，则）式并移项，则Wa(z%-x%)=WL(x%-y%)（2-3）所以（所以（2-3）式可写
19、为）式可写为WL（ab）=Wa（bc）或或WL/Wa=bc/ab（2-4）如如果果把把abc看看作作一一根根杠杠杆杆，（2-4）式式中中WL/W恰恰好好与与它它们们的的杠杠杆杆臂臂成成反反比比关关系系。这这个个关关系系符符合合力力学学中中的的杠杠杆杆定定律律，所所以以把把式式（2-4）的的关关系系也也称称为为杠杠杆杆定定律律。（。（2-4）式也可换写成下列形式：）式也可换写成下列形式：l液相的重量百分数液相的重量百分数l固溶体的重量百分数固溶体的重量百分数l必须指出，杠杆定律只能在两相区应用。在三相共存区，不能应用。必须指出，杠杆定律只能在两相区应用。在三相共存区，不能应用。第六章第六章 合金
20、的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图4 4 4 4、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析l在在实实际际生生产产中中，由由于于冷冷却却速速度度较较快快，合合金金在在结结晶晶过过程程中中，固相中的原子都来不及进行充分扩散而结晶；固相中的原子都来不及进行充分扩散而结晶；l这种结晶过程称为这种结晶过程称为不平衡结晶不平衡结晶。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2
21、6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图4、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析l如图如图7所示，在不平衡结晶过程中，开始结晶所示，在不平衡结晶过程中，开始结晶出来的树枝状固溶体晶体，其成分为出来的树枝状固溶体晶体，其成分为1（含高（含高溶点组元镍较多），随着温度的下降，在它的溶点组元镍较多），随着温度的下降，在它的外面又形成一层层成分为外面又形成一层层成分为2、2、3的固的固溶溶体（高溶点组元镍的含量逐层减少）。由于体（高溶点组元镍的含量逐层减少）。由于各层之间的原子来不及充分扩散，这种成分不各层之间的原子来不及充分扩散，
22、这种成分不均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温。均匀现象可保持到结晶完毕，直至室温。l l这种在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝这种在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝这种在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝这种在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝晶偏析或树状偏析。由于一个枝晶形成一颗晶晶偏析或树状偏析。由于一个枝晶形成一颗晶晶偏析或树状偏析。由于一个枝晶形成一颗晶晶偏析或树状偏析。由于一个枝晶形成一颗晶粒，故枝晶偏析也叫晶内偏析粒，故枝晶偏析也叫晶内偏析粒，故枝晶偏析也叫晶内偏析粒，故枝晶偏析也叫晶内偏析。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.
23、2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图4 4、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析l由于树枝状晶体各次晶轴的成分不同，由于树枝状晶体各次晶轴的成分不同，其金相试样经磨平抛光及浸蚀后，可其金相试样经磨平抛光及浸蚀后，可显现出树枝状晶体（见图显现出树枝状晶体（见图8 8）。）。l具有枝晶偏析的合金，其塑性、韧性具有枝晶偏析的合金，其塑性、韧性显著下降，给合金的压力加工带来困显著下降，给合金的压力加工带来困难。为此，生产上难。为此，生产上通常在高温下（通常在高温下（低低低低于固相线温度于固相线温度于固相线温度于固相线温度）长时间加热，使原子
24、）长时间加热，使原子充分扩散，以消除枝晶偏析。这种热充分扩散，以消除枝晶偏析。这种热处理工艺处理工艺称为称为扩散退火扩散退火或或均匀化退火。均匀化退火。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图三匀晶相图4、合金的不平衡结晶与树状偏析、合金的不平衡结晶与树状偏析图图9 Cu-Ni9 Cu-Ni合金铸态组织合金铸态组织 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图
25、四共晶相图四共晶相图 1.1.共晶相图的特征共晶相图的特征：LL 1)图中有一条水平线MEN称为共晶线;2)线的两端各与一个固相单相区相连;3)线上有一点E点称为共晶点，与液相区相连。L+L+第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图四共晶相图 2 2典型合金的平衡结晶过程典型合金的平衡结晶过程（1 1 1 1）端部固溶体合金的结晶过程）端部固溶体合金的结晶过程）端部固溶体合金的结晶过程）端部固溶体合金的结晶过程 凡含锡量19%或97.5%的合金统称为端部固溶体合金。现以 图9中含
26、10%Sn的合金为例来说明端部固溶体合金的结晶过程。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图l合金在t t1 1温度以上为液相，当冷到t t1 1温度时，开始从液相中结晶出a a固溶体。在t t1 1t t2 2温度的冷却过程中，从液相中不断结晶出固溶体，液相成分沿液相线变化，a a固溶体成分沿固相线变化。在t t2 2温度结晶完毕，得到单相a固溶体。在t t2 2t t3 3温度之间为单相a a的冷却。这个结晶过程与匀晶相图的固溶体合金平衡结晶过程相同。当冷到t t3 3温度以下直到室温
27、时，由于溶解度的限制，将从a a固溶体中不断析出固溶体。这种析出的过程称为脱溶脱溶脱溶脱溶。由a a固溶体中析出的相称为次生相次生相次生相次生相，以IIII表示，以与从液相中结晶出来的初生相初生相初生相初生相相区别。次生相可沿次生相可沿次生相可沿次生相可沿母相晶界或晶内原子面析出母相晶界或晶内原子面析出母相晶界或晶内原子面析出母相晶界或晶内原子面析出。l室温组织：a aIIII 反应过程反应过程：匀晶反应二次结晶匀晶反应二次结晶 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图2典型合金
28、的平衡结晶过程（2 2）共晶合金的结晶过程）共晶合金的结晶过程 图9中成分通过E点（含61.9%Sn）的合金叫共晶合金共晶合金。当合金从液态缓冷到E点温度（tE=183）时，液相LE将同时结晶出M点成分的固溶体（M）和N点成分的固溶体（N）。发生共晶反应：产物为（M M N N）的两相交互分布的混合物，称共晶体共晶体共晶体共晶体或共晶组织共晶组织共晶组织共晶组织。共晶体中M M相和N N相的相对量可应用杠杆定律计算如下：第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图四共晶相图2典型合金
29、的平衡结晶过程（2）共晶合金的结晶过程 合金继续冷却到室温时，共晶体中的相和相将分别沿及固溶度线析出次生的相及II相。但它们与共晶体中的同类相混在一起，在显微组织中很难区分清楚，故通常认为其显微组织特征不变。室温组织：反应过程：共晶反应二次结晶 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图2 2典型合金的平衡结晶过程（3 3）亚共晶合金的结晶过程 凡成分位于M ME E点之间的合金统称为亚共晶合金。现以30%Sn30%Sn的Pb-Pb-SnSn合金为例，分析其平衡结晶过程。第六章第六
30、章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图四共晶相图Pb-SnPb-Sn共晶合金的组织共晶合金的组织含含含含50%Sn50%Sn50%Sn50%Sn的的的的Pb-SnPb-SnPb-SnPb-Sn合金组织合金组织合金组织合金组织亚共晶合金的结晶过程示意图亚共晶合金的结晶过程示意图亚共晶合金的结晶过程示意图亚共晶合金的结晶过程示意图 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图四共晶
31、相图2 2典型合金的平衡结晶过程（3）亚共晶合金的结晶过程这里有两个十分重要的概念必须这里有两个十分重要的概念必须这里有两个十分重要的概念必须这里有两个十分重要的概念必须区分区分区分区分清楚清楚清楚清楚。第一，“相组成物相组成物相组成物相组成物”：是指合金由哪几种相相相相组成。第二，“组织组成物组织组成物组织组成物组织组成物”：是指合金试样在显微镜下有哪几种可以清楚区分 的相分布形态相分布形态相分布形态相分布形态。l例如，上述共晶合金和亚共晶合金的相组成物是一样的，即均以a a相和相两种相组成。但是，共晶合金和亚共晶合金的组织组成物则不一样。共晶合金共晶合金的组织组成物只有一种，即由a a与相
32、交替分布呈层片状的共晶体。亚共晶合金亚共晶合金在显微镜下可区分出树枝状的初生a a相，少量次生IIII相分布于初生a a相中，还有a a相与相呈交替分布的共晶体，故其组织组成物为a a a a初初初初、IIIIIIII与与与与共晶体共晶体共晶体共晶体等三种。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图四共晶相图四共晶相图2典型合金的平衡结晶过程（4 4）过共晶合金的结晶过程）过共晶合金的结晶过程l图9中凡成分介于E点到N点之间的合金统称为过共晶过共晶过共晶过共晶合金。l过共晶合金的冷却曲线及结
33、晶过程与亚共晶合金的相似。所不同的，只是初生相为固溶体，在共晶温度的共晶转变后的继续冷却过程中，从初生相中析出次生aII相。l l过共晶合金的室温组织由初生过共晶合金的室温组织由初生过共晶合金的室温组织由初生过共晶合金的室温组织由初生相、次生相、次生相、次生相、次生a a a aIIIIIIII相相相相及及及及共晶体共晶体共晶体共晶体组成组成组成组成。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图五包晶相图五包晶相图lPt-Ag相图是一种典型的包晶相图。如图13所示。l包晶转变的特点：LlI、I
34、I、III种成分 Pt-Ag Pt-Ag合金的凝固过程。如图1313所示。第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图五包晶相图五包晶相图 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图六其它二元相图六其它二元相图六其它二元相图六其它二元相图(1)共析相图共析相图特点：恒温特点：恒温 cd+el具有较大过冷倾向具有较大过冷倾向l共析体细小、弥散共析体细小、弥散l具有较大内应力具有较大内应力图图1
35、5具有共析反应的二元合金相图具有共析反应的二元合金相图 第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.2 6.2 6.2 6.2 二元合金相图二元合金相图二元合金相图二元合金相图六其它二元相图六其它二元相图六其它二元相图六其它二元相图（2 2）具有稳定化合物的二元相图）具有稳定化合物的二元相图 组元间形成的稳定化合物可以独立作为一个组元，组元间形成的稳定化合物可以独立作为一个组元，用来分析合用来分析合金的凝固过程。金的凝固过程。例如：例如：Mg-Mg-SiSi相图中的相图中的Mg2Si即为稳定化合物。即为稳定化合物。图图16Mg-Si二元合金相图二元合金相图 第六章第六
36、章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.3 6.3 二元相图的应用二元相图的应用（1 1 1 1）合金机械性能与相图的）合金机械性能与相图的）合金机械性能与相图的）合金机械性能与相图的关系关系关系关系当合金组织为单相固溶体时，因固溶强化，故其硬度、强度比纯金属高。当合金组织为两相的机械混合物时，其性能大致是两种相的平均值。具有稳定化合物的合金相图，化合物本身为一组元，在性能成分曲线上有一转折点。图图17相图与合金硬度、强度及电导率的关系相图与合金硬度、强度及电导率的关系第六章第六章 合金的相结构与二元合金相图合金的相结构与二元合金相图6.3 6.3 二元相图的应用二元相图的应用（2 2 2 2）合金的工艺性能与相图）合金的工艺性能与相图）合金的工艺性能与相图）合金的工艺性能与相图的关系的关系的关系的关系 结晶温度间隔越大，流动性越差，铸造性能（充型能力越差）越差，枝晶偏析越大，性能就越差 共晶合金温度间隙最小，因此，其性能就越好。图图18合金的铸造性能与相图的关系合金的铸造性能与相图的关系