二元共晶相图

5.3二元共晶相图共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。共晶相图：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。)共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。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PbSnSn%T,C液相线L固相线+L+L+固溶线固溶线1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶合金成分分界点）等。2）线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。1.相图分析（相图三要素）共晶线2.共晶转变分析PbSnT,CL+L+L+共晶反应线表示从M点到N点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。MN共晶点表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。ELEM+N无论从何处开始,体系点达到共晶线液相组成达到E点共晶反应要点•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。•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。PbSnT,CL+L+L+MNE3合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例）（1）WSn2％的合金凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.含Sn量小于2%时称为单相固溶体合金(2)X1合金结晶过程分析（2％Wsn1％）MNfgX1T,CtLLLL+冷却曲线+ⅡⅡ1234{PbSnT,CL+L+L+183E当温度降至3点以下，呈过饱和状态的相中将不断析出富Sn的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II表示，以区别于由液相中直接凝固出的初生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：%10010%f%IIw%10010fgf(3)X2合金结晶过程分析（共晶合金）X2T,CtL(+)L(+)LL(+)共晶体冷却曲线(+)PbSnT,CL+L+L+183MNE(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.•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：%6.54%100195.97199.61%100%%4.45%100195.979.615.97%100%mnmemnennm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（亚共晶合金）X3T,CtLL+(+)++Ⅱ12(+)+PbSnT,CL+L+L+183MNEL+(+)+(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.(4)X4合金结晶过程分析（过共晶合金）X3T,CtLL+(+)++Ⅱ12(+)+PbSnT,CL+L+L+183MNEL+(+)+标注了组织组成物的相图MEN组织组成物与组织图一般将显微组织中能清晰分辨的独立组成部分，称为组织组成物。组织组成物可以是单相（如相、II相），也可以是多相（如共晶组织+）。上述组织是由相和相组成的，故称、相为相组成物组织图：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。•如室温时wSn=35%的PbSn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？%9.10%1002100219199.61359.61%100%%8.51%100210019100199.61359.61%100%%3.37%100199.611935%100)%(fgfmmecefgmgmecememcII%7.33%1002100235%100%%3.66%100210035100%100%fgfcfgcg153非平衡凝固及其组织（伪共晶和离异共晶）（1）伪共晶①伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。②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。共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。（伪共晶区偏移）③伪共晶区的形状两组元有相近熔点时，出现对称型伪共晶区；两组元熔点相差较大时，共晶点通常偏向低熔点组元一方，而伪共晶区则偏向高熔点组元一方。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α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第三节二元共晶相图及合金凝固离异共晶①离异共晶：两相分离的共晶组织。②形成原因平衡条件下，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③消除：扩散退火。2h19第三节二元共晶相图及合金凝固4共晶组织的形成（2）共晶体的形态