二元三元合金显微组织观察

二元三元合金显微组织观察实验目的通过铅锡及铅锡铋合金显微组织观察，熟悉铸态合金组织的形态特征，巩固合金组织与状态图的关系。二元合金根据二元相图及凝固条件，二元合金可构成不同组织，其形态因组成相特性、冷却速度、组成相相对量不同可有多种特征。以Pb-Sn系合金相图为例分析其共晶、亚共晶、过共晶等不同成分合金的结晶过程及结晶后所形成组织的特征。含Sn量小于19%的合金由相图可见，含Sn量为10%的合金Ⅰ缓慢冷却至液相线(点1）时，从液体中结晶出α固溶体。当合金冷却到固相线（点2）时，全部结晶成α固溶体。当温度继续下降到固相线（点3）以下时，剩余Sn以β固溶体的形式从α固溶体中析出。这种从α固溶体中析出的β相叫做次生的β固溶体，并以βⅡ表示。10%Sn-Pb合金的显微组织为：黑色是基体为α相、白色的颗粒为βⅡ。共晶合金含61．9％Sn的Pb—Sn合金Ⅱ，它从液态缓慢冷却时，在共晶温度发生共晶转变，直到液相完全消失为止。所得到的共晶组织：由α和β两种固溶体组成，它们的相对量可用杠杆定律计算：α==β=1－α=54.6%61．9％Sn的Pb—Sn合金显微组织：层状共晶组织（黑色的是α相，白色的是β相）。MNEN195.979.615.97亚共晶合金成分位于共晶线上共晶点左侧亚共晶合金。下面以含50％Pb—Sn的合金Ⅲ为例进行分析。合金Ⅲ在液相线和固相线点1—2之间缓慢冷却时，不断从液相中结晶出α固溶体。当温度降到共晶温度点2时，α相和剩余液相的成分分别达到M点和E点。直到剩余液相全部转变为共晶组织为止。此时亚共晶合金组织由先共晶α和共晶(α十β)组成。50％Sn的Pb—Sn亚共晶显微组织：黑色树枝状是先共晶α固溶体，黑白相间分布的是(α十β)共晶，α晶粒内的白色颗粒为βⅡ。(100倍）过共晶合金过共晶合金的结晶过程与亚共晶相似，所不同的是先共晶相不是α，而是β固溶体。结晶后的组织由初生β相和共晶(α十β)组成。70％Sn的Pb—Sn合金Ⅳ的显微组织：亮白色卵形组织为初生相β，黑白相间分布的为(α十β)共晶组织。离异共晶当合金靠近19％和97.5％Sn时，此时共晶组织量很少而先共晶量很大，共晶组织中与先共晶相同的组成相会依附先共晶相长大，把另一组成相排挤到先共晶相的晶界5%Pb-Sn合金离异共晶组织三元合金三元相图是研究三元合金成分、组织和性能之间关系的理论依据。利用三元相图的投影图可分析合金的凝固过程，可知合金应有的显微组织。以Pb—Sn—Bi三元相图为例，分析不同成分合金的凝固过程及显微组织特征。BiSnPb6789E1E2E3Pb-Sn-Bi等温线投影图E二元共晶线：E1E、E2E、E3E三元共晶点：E合金6当合金成分为：5％Pb,29％Sn，66％Bi。位于初生晶体Bi的液相面内首先结晶出Bi晶体，液相成分沿Bi点与合金成分点连线的延长线变化，与E3E相交，液相结晶出(Bi+Sn)两元共晶体。这时液相成分沿E3E二元共晶线变化，最后到达四相平衡共晶点E，合金凝固后的组织为初生晶体Bi＋两元共晶体(B1十Sn)＋三元共晶体(Bi+Sn十Pb)。合金7合金成分为：16％Pb,26％Sn，58％Bi位于E3E线上，开始就结晶出两相共晶体(Bi+Sn)，随着温度的降低，成分点落在四相平衡共晶反应面上，直到结晶过程结束。所得组织为两元共晶体(Bi+Sn)＋三元共晶体(Bi+Sn十Pb)。合金8合金成分为：25％Pb,15％Sn，60％Bi。随着温度的降低不断结晶出Bi晶体的同时，液相成分落在四相平衡共晶反应面范围内，故液相成分将变至E点。结晶过程将以四相平衡共晶反应告终，所得组织为初生Bi＋三元共晶体(Bi+Sn+Pb)。初生晶体Bi具有规则的外形。合金9(E点）合金成分为：32%Pb,17%Sn,51%Bi。当E点合金液体冷却到96℃时，立即发生四相平衡共晶应，并以此结晶终了，所得组织为(Bi+Sn+β)三元共晶体，Bi呈亮色，β相为黑色，Sn为褐色。实验方法和指导1.实验内容及步骤1）观看多媒体计算机演示的二元三元合金的各种显微组织，并分析其组织形态特征；2)在显微镜下观察表中二元三元合金的显微组织，并画出示意图。2.实验设备和材料1)金相显微镜（4X型）；2)二元三元合金金相试样一套。二元三元合金金相试样序号合金成分侵蚀剂190%Pb+10%Sn黑色α＋βⅡ3％硝酸酒精溶液25%Pb+95%Sn胞状（离异）共晶3％硝酸酒精溶液338.1%Pb+61.9%Sn层状共晶3％硝酸酒精溶液450%Pb+50%Sn黑色α枝晶＋（α＋β）共晶＋βⅡ3％硝酸酒精溶液530%Pb+70%Sn白色β卵状组织＋（α＋β）共晶＋αⅡ3％硝酸酒精溶液65%Pb+66%Bi+29%Sn白色Bi方块＋（Bi＋Sn）共晶＋（Bi＋Sn＋Pb）共晶3％硝酸酒精溶液716%Pb+58%Bi+26%Sn较亮的（Bi＋Sn）共晶＋（Bi＋Sn＋Pb）共晶3％硝酸酒精溶液825%Pb+60%Bi+15%SnBi初晶＋（Bi＋Sn＋Pb）共晶3％硝酸酒精溶液932%Pb+51%Bi+17%Sn三元共晶（Bi＋Sn＋Pb）3％硝酸酒精溶液实验报告要求1.实验目的。2.画出观察二元三元合金的金相组织示意图。并标明材料、状态、组织、侵蚀剂、放大倍数。3.对Pb—Sn—Bi合金，标出四种合金在投影固上的位置并分析其结晶过程，分析三元合金初生相，两相共晶组织和三相共晶组织的特征。10%Sn-90%Pb%合金α+βⅡ500×5%Pb-Sn合金离异共晶500×38.1%Pb-61.9%Sn合金层状共晶500×50%Pb-50%Sn合金黑色α枝晶+（α+β）共晶+βⅡ500×50%Pb-50%Sn合金黑色α枝晶+（α+β）共晶+βⅡ100×30%Pb-70%Sn合金白色β枝晶+（α+β）共晶+αⅡ500×5%Pb-66%Bi-29%Sn合金白色Bi方块+（Bi+Sn)共晶+（Bi+Sn+Pb)共晶500×16%Pb-58%Bi-26%Sn合金较亮的（Bi+Sn)共晶+（Bi+Sn+Pb)共晶500×25%Pb-60%Bi-15%Sn合金Bi初晶+（Bi+Sn+Pb)共晶500×32%Pb-51%Bi-17%Sn合金三元共晶（Bi+Sn+Pb)共晶500×