第三章3-共晶相图

§3-5共晶相图及其合金的结晶二元共晶相图是指两组元在液态时相互无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Bi等合金。1、相图分析1.2相图中的线：•液相线：ad、bd线；•固相线：acdeb线；•cf线：Ｓｎ溶于Ｐｂ中的溶解度曲线；•eg线：Ｐｂ溶于Ｓｎ中的溶解度曲线；•cde线：共晶线；1.3相图中的相区：•3个单相区：Ｌ相、固溶体α相、固溶体β相；α相：Ｓｎ溶于Ｐｂ中的固溶体；β相：Ｐｂ溶于Ｓｎ中的固溶体；•3个两相区：Ｌ＋α；Ｌ＋β；α＋β；•1个三相区：Ｌ＋α＋β；1.1相图中的点：a点：Ｐｂ的熔点；b点：Ｓｎ的熔点；d点：共晶点；1.4共晶转变（共晶反应）：在一定的温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的转变过程，称为共晶转变。•成分相当于E点的液相发生共晶转变，其反应式为其中，d点为共晶点；d点对应的温度为共晶温度；cde线：共晶线；共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金；ectdEL2、典型合金的平衡结晶及其组织：2.1含锡量wSn≤19%（c点）的合金（合金Ⅰ）：合金Ⅰ为：WSn=10%，它的结晶过程如图所示；名词：二次结晶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称为脱溶过程；次生相：二次结晶析出的相称为次生相或二次相，例如βⅡ；次生相的析出部位：优先从α相的晶界析出，其次是从晶粒内的缺陷部位析出，一般较为细小。室温组织为：α+βⅡ。黑色基体为α相，白色颗粒为βⅡ，βⅡ分布在α的晶界上，或在α晶粒内析出。计算它们的相对含量：%90100101004fggwWβⅡ=1-Wα=1-90%=10%2.2共晶合金（合金Ⅱ）：含Sn量为wSn＝61.9％，它的结晶过程如图所示；共晶合金的平衡结晶的室温组织：α＋β；共晶合金的显微组织为α和β呈层片状交替分布，其中黑色的为α相，白色的为β相。共晶组织的形状很多，按两相的分布形态，可分为：层片状、棒状（条状或纤维状）、球状（短棒状）、针片状、螺旋状等，如图所示。αc和βe相的含量可用杠杆定律求出：%6.54%100195.97199.61%100%4.45%100195.979.615.97%100cedcwceedwec2.3亚共晶合金（合金Ⅲ）结晶过程：以含Sn量为WSn=50％的合金为例；所以，亚共晶合金的室温组织为：α先+（αM+βN）+βⅡ其中，黑色树枝晶为先共晶相α先，之中的白色颗粒为βⅡ，黑白相间分布的是共晶组织。计算温度降到2点，未发生共晶反应时两相的相对含量：%2.72%100199.611950%1002%8.27%100199.61509.61%1002cdcwcddwL2.4过共晶合金（合金Ⅳ）：•其室温的平衡组织：β先+（αM+βN）+αⅡ白亮色卵形部分为先共晶β固溶体，其余部分为共晶组织。小结：①结晶后的显微组织：•组织组成物：在显微组织中能清楚的区分开，是组成显微组织的独立部分。在金相显微镜下观察到的具有某种形貌或形态特征的组成部分。•合金的相组成物：从相的本质看，组成合金的基本相。合金中结构、成分和性能均匀一致并以界面相互分开的组成部分。②合金的组织组成物和相组成物，它们的相对含量可以用杠杆定律计算。例如：条件：WSn=30%的合金共晶转变结束后；Ⅰ、组织组成物：α相和（α＋β）共晶组织：%4.74%100199.61309.61%1002MEEW%6.25%100199.611930%1002)(MEMWⅡ、相组成物：α和β含量分别为：%14%100195.971930%1002%86%100195.97305.97%1002MNMWMNNW3、不平衡结晶及组织：3.1伪共晶：3.1.1伪共晶：非共晶成分的合金得到共晶组织，此种共晶组织称为伪共晶。例如：在实际的结晶条件下，冷速较快，合金Ⅰ过冷到t1时才开始结晶，同时从液相中析出α＋β，形成共晶组织；图中的阴影区称为伪共晶区；3.1.2伪共晶区的形状有两类：图中ａ）：随温度降低，伪共晶区对称扩大；图中ｂ）：随温度降低，伪共晶区歪向一边；3.2离异共晶：在先共晶相数量较多、共晶组织较少的情况下，共晶组织中与先共晶相相同的那一相依附于先共晶相生长，剩余的另一相单独存在于晶界处，使共晶组织特征消失。这种两相分离的共晶称为离异共晶。例如图中的合金Ⅰ；4、比重偏析和区域偏析4.1比重偏析：是由先共晶相与熔液之间密度的差别所引起的一种区域偏析。4.2区域偏析: