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3.包晶相图包晶相图：是因发生包晶转变而命名的。•包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相和一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。称为包晶转变的原因：在该过程中新的固相依附于原固相形核，并将其包围起来，通过消耗液相和原固相长大，所以称为包晶转变。线acb-液相线；adpb-固相线df–α固溶体的溶解度曲线pg-β固溶体的溶解度曲线dpc水平线-包晶转变线，点p点－包晶成分点,•其对应的温度tp－包晶转•变温度。相区•三个单相区：•L、α和β相区；•三个双相区：•L+α、L+β、α+β相区；•三相共存于dpc线:•L+α+β包晶转变:所有成分在dc间的合金在tp温度时都晶发生三相平衡的包晶转变其反应式：Lc+αd→βp根据相律，三相包晶转变时，f＝2－3＋1＝0为恒温转变，三相成分固定不变。包晶转变在相图上的特征：反应相为一个液相和一个固相，其成分点分别位于水平线两端，而生成的新固相的成分点位于水平线的中间，其区域位于包晶线下方。⑵平衡凝固①合金Ⅰ（42.4％Pt－Ag）1点时：L→初晶α，随着温度的降低，α相的数量不断增加，液相L的数量则不断减少。液相L和α相的成分分别沿ac和ad线变化。2点时：温度降到包晶温度tp，α相的成分达到d点，而液相L的成分达到c点.由杠杆定律求出液相L与α相的量：•Wα=pc／dc•＝66.3－42.4／66.3－10.5＝42.83％wl＝dp／dc•=42.4-10.5／66.3-10.5•=57.17%•在tp（2点）温度；•液相L和α相发生包晶反应，即•Lc+αd=βp包晶反应时原子迁移情况：在包晶反应过程中，新相β是在α相与液相的界面（α/L）处形核，并且包围着α相；同时将L相和α相彼此隔开。β相的含Ag量：Lβα；含Pt量含Pt：αβL；所以β相在生长时α相中的Pt原子须向β和L相中扩散，而L相中的Ag原子须向β和α相中扩散。这样，β相才能不断地消耗L和α相而生长的。•随着时间的延长，L和α相将越•来越少，而β相则越来越多也越来•越厚。Β继续长大所需要的原子扩•散路程越来越远，包晶反应越加•困难。•可见包晶反应是个很缓慢的过程，•只有在平衡扩散充分的条件下，该•合金包晶转变结束后，液相和α相•的恰好全部转变成β固溶体。•在实际冷却条件下，包晶反应常不•能进行到底，终了得到成分不均匀•得非平衡组织，包晶转变产生的不•平衡组织，可以通过长时间扩散退•火来减少或消除。2点以下：继续冷却，由于Pt在β相中的溶解度随温度降低沿pg线逐渐减少，所以β→αⅡ。合金在室温下的组织:β+αⅡ组成相:α+β由杠杆定律求得：αⅡ＝3g／fgβ＝1－αⅡ结晶过程：L→L+α→L+α+β→β→αⅡ+β匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变②合金Ⅱ（10.5－42.4％Pt－Ag）冷至1点时：L→初晶α•1－2点之间：随温度的降低，α相不断增加，液相L不•断减少，液相L和α相的成分分别沿ac和ad线变化。冷至2点（tp温度）时：α相的成分达到d点，而液相L的成分达到c点.液相L和α相相对量分别为：Wα=2c／dc×100％wL＝d2／dc×100％至此将发生包晶反应：Lc+αd=βp由于α相的数量比包晶反应所需的量多，即Wα＝2c／dc＞pc／dc，因此包晶转变后，除形成新相β，α相有剩余。包晶转变后α相和β相的含量为：wα＝2p／dp×100％wβ=d2／dp×100％2点以下:随固溶度的减小从β→αⅡ和α→βⅡ合金Ⅱ室温组织组成物为：α+βⅡ+β+αⅡ组成相为：α+β结晶过程：L→L+α→L+α+β→α+β→α+β+αⅡ+βⅡ匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变③合金Ⅲ（42.4％－66.3％Pt－Ag）冷至1点时：L→初晶α1－2点之间：随温度的降低，α相不断增加，液相L不断减少。冷至2点（tp）时：发生包晶反应，Lc+αd=βpL和α相相对量分别为：Wα=2c／dc×100％wL＝d2／dc×100％•由于L相的数量比包晶反应所需的量多，•即WL＝d2／dc＞dp／dc，因此包晶转变后，除形成•新相β，L相有剩余。•2点以下：L→β，β相的成分沿着pb线变•化，L相的成分沿cb变化。3点后:L相凝固完毕，得到单相β固溶体；在3－4点：随温度的降低，β相自然冷却；4点以下时：Pt在β相中的溶解度达到过饱和，β→αII；•随温度的降低，β的成分沿•pg变，相对量逐渐减少，•αII的成分沿df变，相对量•逐渐增加；冷却到室温时：合金Ⅲ组织为β＋αII•⑶包析转变相图•包析转变：由两个一定成分的固•相，在恒温下转变成另一个一定•成分的固相的过程，即•γ+α→β•图5－30为Fe-B相图，•包析线：910℃水平线•包析点：0.0081％B•发生包析转变：γ＋Fe2B→α包析转变与包晶转变的区别：包析转变不是由一个液相和一个固相，而是由两个固相转变为一个新的固相，具有包析转变的相图很多，如Fe-Sn，Cu-Si，Al-Cu，Fe-Ta等。4.形成化合物的相图⑴形成稳定化合物的相图稳定化合物的特点：在相图上有一定的熔点，并在熔点以下保持固有结构不发生分解的化合物。如图5－24Mg－Si二元相图。•Mg2Si，其熔点为1087℃，该稳定化合物的成分是一定的，它在相图中是一条•垂直线，可作为一个独立的组元，可将相图一分为二。分成Mg－Mg2Si、•Mg2Si－Si两个简单二元相图，即L→Mg+Mg2SiL→Mg2Si+Si化合物AmBn是一个相区：•如图5－26a、b），A－B二元相图，•化合物是以AmBn为基的固溶体，可•用虚线将单相区分开，作为独立组元，•将相图分为一个包晶相图，另一个•是共晶相图（a)，即•包晶反应L＋AmBn→α：•共晶反应L→AmBn＋β•图（b)可分为两个包晶相图。二组元可形成多个化合物：如图5－25Mg－Cu相图，此时可以稳定化合物作为独立组元，将相图分为多个简单相图；•Mg－Mg2Cu构成二元共晶相图•Mg2Cu－MgCu2构成二元共晶相图•MgCu2－Cu构成二元共晶相图⑵形成不稳定化合物相图不稳定化合物的特点：两组元形成的没有明显熔点，并在一定温度就发生分解的化合物。如图5－27A－B两组元形成不稳定化合物相图加热时分解：AmBn（γ相）→L＋α冷却时发生包晶反应：L＋α→AmBn（γ相）形成一个不稳定化合物为基的固溶体，不稳定化合物不能作为独立组元也不能将相图分开。此相图可看成由包晶系和共晶系并列而成。5.含有双液共存的相图双液共存区：两种不同成分液相共存区。•某些二元系统中的二个组元在液态不完全互溶，在一定成分范围内可分离为成分不同、互不相容的两个液相，产生液态分离现象。•因此相图上出现了双液共存区，在无机非金属材料中比较多见。•如图5－28是这类相图的一般形式。相图分析：A－B二元相图（ckd）液相分溶线：以外为均匀的单一液相，其内为成分不同双液共存区（L1＋L2）。L1－是组元B在A中的饱和溶液L2－是组元A在B中的饱和溶液两种液体成分、密度不同，彼此分离，该相区又称为液体分层区。Kd线－液相L2在L1中的溶解度曲线Kc线－液相L1在L2中的溶解度曲线K点－两条曲线的汇合点在k点液相L1和L2的差别消除，成分完全相同，故决定系统的变数相应减少一个，此时f＝2－2＝0，温度和成分是恒定的。临界温度：K点是双液共存区的最高温度。在K点以下：平衡共存的双液称为共轭溶液。随温度降低，共轭溶液的成分差别增大，互溶度减少。在某一温度下：共轭双液的成分由该温度下的等温线与分溶线两个交点来确定，其数量也可由杠杆定律求得。双液共存区与基本相图组合，可构成不同转变的两类相图。⑴具有偏晶转变的相图如图5－28示双液共存区与共晶相图组合而成的具有偏晶转变的二元相图。两条水平线：fdc水平线－偏晶线；d点－偏晶转变的成分点；在td温度下发生偏晶反应：反应式：L1d→L2c＋αf偏晶反应：是由一个一定成分的液相分解为一个一定成分的液相和另一个一定成分的固相的恒温转变。f＝2－3＋1＝0温度恒定，三个相的成分固定。•geh水平线－共晶反应线：•在te温度下发生共晶转变，反应式L2→αg＋βh•x成分合金结晶分析：冷至1点时：开始分离为L1和L2两种不同成分的液相。•1－2点之间：随温度的降低，L1的•成分沿kd线变化，L2的成分沿kc线•变化，与此同时•L1→L2，L2→L1•当温度降至2点时（td偏晶温度）：•L1的成分变为d，L2的成分变为c,•此时发生偏晶反应，•反应式L1d→L2c＋αf在td温度下：随着时间延长，偏晶转变不断进行，转变结束时得到:αf＋L2c其含量可用杠杆定律求得：wαf=2c／fcwL2c=f2／fc2－3点之间：随温度降低，L2→α，同时L2成分沿ce线变化，α相成分沿fg变化。3点时：L2成分为e点，α成分为g，两相的含量可用杠杆定律求得：αg＝3e／geL2e＝g3／ge•此时在te温度下：•成分为e的液相L2e发生共晶反应，•反应式L2e→αg＋βh•共晶反应后组织:•初晶α＋共晶组织（α＋β）其含量可用杠杆定律求得:初晶α=3g／ge共晶组织（α＋β）=g3／ge3－4点之间：•初晶α析出二次相βⅡ（忽略共晶体•中βⅡ、αⅡ析出的）。•最终组织：•初晶α＋共晶组织（α＋β）＋•二次相βⅡ⑵具有合（综）晶转变的相图•双液共存区与两个共晶相图组合在一•起的具有合晶转变的相图。•ckd线－分溶线：之外时单一的液相区，•之内是双液共存区。•cfd线－合晶线：f点为合晶点，当系统为f点所对应的成分时，冷至合晶温度tf，将发生合晶转变。•反应式：L1c＋L2d→γf•合晶转变：由两个成分一定的液相恒•温下形成一个均匀固相的转变。成分在c－d之间的合金，在tf温度时都将发生合晶反应，反应后，液相仍有剩余，随温度降低发生其它转变。•如图5－30Fe－B二元相图•熔晶转变线：水平线1381℃•反应式：δ→γ＋L6.其他二元相图•⑴熔晶相图•熔晶转变：由一个已结晶的•固相在恒温下转变为一个液•相和另一个固相。即发生固•相的再熔现象。821℃、46％Cr的α固溶体转变为中间相，•反应式α→σ•σ相：是以FeCr金属间化合•物为基的固溶体，亦即中间•相。•⑵固溶体形成中间相的相•图如图5－31Fe－Cr相图，•之上为匀晶转变，其间为•α固溶体区。⑶固溶体发生有序－无序•转变的相图•图5－32Cu－Zn相图。合金在一定成分范围内，•高温下形成的β是无序的；•低温发生有序化转变，即•β→β’•β’相为有序固溶体（Cu、Zn两种•原子在晶体中呈规则排列，类似于•化合物，又称为超结构）。有序－无序转变在相图中用虚线或细直线表示。•四、二元相图的几何规律•①两个单相区只能交于一点，而不能形•成线。•②两个单相区间，必定是一个由这两个•单相构成的双相区。③三相共存区必定是一条水平线，该•水平线必须由三个相组合而成的三个双•相区相邻。•④如果两个恒温转变中，有两个是相•同的相，那么这两条水平线之间一定是•有这两个相组成。•⑤双相区与单相区的分界线与三相水平线相交，，则分界线延长线应•进入另一个双相区，而不会进入单相区。•从以上规律可以看出，相邻相区中的相数只能差一个（点接触除外）。•此规律称作相区接触法则。五、二元相图分析•1分析方法：•(1)首先看相图中是否存在化合物，如有稳定化合物，则•以这些稳定化合物为界(把化合物视为组元)，把相图分成•几个区域(基本相图)进行分析。•(2)根据相区接触法则，认清各相区的组成相。•(3)找出所有的三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型，•写出转变式。•(4)应用相图分析典型合金的组晶过程和组织变化规律。•单相区；相成分、质量与原合金相同。•双相区；在不同温度下两相成分沿相界线变化，各相的量可由杠杆法则求得。•三相共存(平衡)时：三个相的成分固定不变，可用杠杆法则求出恒温转变前、•后相组成的相对量。•表5.1二元系各类恒温转变图型2.二元相图分析举例Ni－Be相图•首先看相图中是否存在化合物，•γ和δ相都是以化合物为基的固•溶体，可作独立组元。可