金属材料及热处理：第四,五节 二元共晶包晶相图
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发生共晶反应。 共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。
一、 相图分析
以Pb-Sn相图为例： （1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点。 （2）线：结晶开始、结束线；共晶线；溶解度曲线。 （3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。
共晶转变：
tE
LE M N
（4）共晶合金：成分位于共晶点E的合金。 （5）亚共晶合金：成分位于M、E之间的合金。 （6）过共晶合金：成分位于E、N之间的合金。 （7）端部共溶体合金：成分位于M以左、N以右的合金。
二、 共晶系合金的平衡结晶及其组织
以Pb-Sn相图为例： （1）端部固溶体合金(Wsn=0.1）
室温组织（α＋βⅡ）
1 2
3
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
(
)共晶
M2 ME
72.26%
ⅡN
2E ME
FM FG
4.87%
初
2E ME
N
22.87%
组织组成物与组织图
相组成物相对量的计算：杠杆定律。 两相组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 相组成物：α＋β
2N 60.51%
MN
M 2 39.49%百度文库
MN
共晶组织及其形成机理
1
α
β
2
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
伪共晶区具有不同的形状（对称或偏移）（下图）。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
α(黑色) β(白色)
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
共晶体的形态：两相交替分布。
层片状（a)、棒状(纤维状)(b)、球状（c）、针状（d）、 螺旋状（e）等。
共晶组织及其形成机理 （1）粗糙－粗糙界面：
金属-金属型 金属-金属间化合物型
简单规则形态：
层片状（一般情况）、
棒状(纤维状)、球状（一 相数量明显少于另一相）
3 共晶组织及其形成机理 共晶体的形成(以片状为例）：
3 共晶组织及其形成机理 （2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型 具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （2）平滑－平滑界面：
非金属-非金属型 一般认为具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （4）初生晶的形态：
金属固溶体：粗糙界面－树枝状； 非金属相：平滑界面－规则多面体。
剩余液相:WL=M2/ME =(30-19)/(61.9-19)=25.7%
1
E
M
2
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
（1）端部固溶体合金(Wsn=0.1） 室温组织（α＋βⅡ）
1 2
3
2 共晶系合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例） （2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
E
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶：共晶成分附近的非共晶合金所得到的
完全共晶组织。
（2）离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合 金形成的两相分离的共晶组织。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （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：位于共晶点附近的合金成分进行不平衡结晶。
例如：亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织:α初, βⅡ, (α＋β)共晶 相组成：α，β
α初晶
(α＋β)共晶
βⅡ
组织组成物与组织图
组织图：用组织组成物填写的相图。
组织组成物与组织图
组织组成物相对量的计算：杠杆定律。 组织组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 组织组成物：α初 + βⅡ+(α＋β)共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619）
两相的相对含量：
M M
N N
EN MENN MMEN MMNE MN
45.4% 45.4% 54.6% 54.6%
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
α初晶 (α＋β)共晶
βⅡ
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
组织组成物与组织图
组织组成物与相组成物的区别： 组织组成物：具有清晰轮廓的独立组成部分，指形态。 相组成物：具有确定的成分及结构，没有形态的概念。
简单回顾
二元匀晶相图
二元共晶相图
第四节 二元共晶相图
本节内容及要求： （1）掌握共晶相图的特点及分析方法； （2）掌握共晶系合金的平衡凝固过程及组织； （3）了解共晶系合金的非平衡凝固及组织。
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（Pb-Sn, Al-Si, Al-Cu, Mg-Si, Al-Mg) 共晶相图：具有共晶转变特征的相图； 特点：液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且
成分互惠－交替形核 片间搭桥－促进生长
两相交替分布 （共晶组织）
3 共晶组织及其形成机理
（2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型
具有不规则或复杂组织形态.
1）由于两相微观结构不同， 所需动态过冷度不同，金属 相任意长大，另一相在其间 隙长大。可得到针状、螺旋 状、树枝状共晶体。
2）由于两相晶体结构不同， 呈非等温界面。
一、 相图分析
以Pb-Sn相图为例： （1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点。 （2）线：结晶开始、结束线；共晶线；溶解度曲线。 （3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。
共晶转变：
tE
LE M N
（4）共晶合金：成分位于共晶点E的合金。 （5）亚共晶合金：成分位于M、E之间的合金。 （6）过共晶合金：成分位于E、N之间的合金。 （7）端部共溶体合金：成分位于M以左、N以右的合金。
二、 共晶系合金的平衡结晶及其组织
以Pb-Sn相图为例： （1）端部固溶体合金(Wsn=0.1）
室温组织（α＋βⅡ）
1 2
3
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
(
)共晶
M2 ME
72.26%
ⅡN
2E ME
FM FG
4.87%
初
2E ME
N
22.87%
组织组成物与组织图
相组成物相对量的计算：杠杆定律。 两相组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 相组成物：α＋β
2N 60.51%
MN
M 2 39.49%百度文库
MN
共晶组织及其形成机理
1
α
β
2
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
伪共晶区具有不同的形状（对称或偏移）（下图）。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
α(黑色) β(白色)
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
共晶体的形态：两相交替分布。
层片状（a)、棒状(纤维状)(b)、球状（c）、针状（d）、 螺旋状（e）等。
共晶组织及其形成机理 （1）粗糙－粗糙界面：
金属-金属型 金属-金属间化合物型
简单规则形态：
层片状（一般情况）、
棒状(纤维状)、球状（一 相数量明显少于另一相）
3 共晶组织及其形成机理 共晶体的形成(以片状为例）：
3 共晶组织及其形成机理 （2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型 具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （2）平滑－平滑界面：
非金属-非金属型 一般认为具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （4）初生晶的形态：
金属固溶体：粗糙界面－树枝状； 非金属相：平滑界面－规则多面体。
剩余液相:WL=M2/ME =(30-19)/(61.9-19)=25.7%
1
E
M
2
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
（1）端部固溶体合金(Wsn=0.1） 室温组织（α＋βⅡ）
1 2
3
2 共晶系合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例） （2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
E
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶：共晶成分附近的非共晶合金所得到的
完全共晶组织。
（2）离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合 金形成的两相分离的共晶组织。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （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：位于共晶点附近的合金成分进行不平衡结晶。
例如：亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织:α初, βⅡ, (α＋β)共晶 相组成：α，β
α初晶
(α＋β)共晶
βⅡ
组织组成物与组织图
组织图：用组织组成物填写的相图。
组织组成物与组织图
组织组成物相对量的计算：杠杆定律。 组织组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 组织组成物：α初 + βⅡ+(α＋β)共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619）
两相的相对含量：
M M
N N
EN MENN MMEN MMNE MN
45.4% 45.4% 54.6% 54.6%
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
α初晶 (α＋β)共晶
βⅡ
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
组织组成物与组织图
组织组成物与相组成物的区别： 组织组成物：具有清晰轮廓的独立组成部分，指形态。 相组成物：具有确定的成分及结构，没有形态的概念。
简单回顾
二元匀晶相图
二元共晶相图
第四节 二元共晶相图
本节内容及要求： （1）掌握共晶相图的特点及分析方法； （2）掌握共晶系合金的平衡凝固过程及组织； （3）了解共晶系合金的非平衡凝固及组织。
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（Pb-Sn, Al-Si, Al-Cu, Mg-Si, Al-Mg) 共晶相图：具有共晶转变特征的相图； 特点：液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且
成分互惠－交替形核 片间搭桥－促进生长
两相交替分布 （共晶组织）
3 共晶组织及其形成机理
（2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型
具有不规则或复杂组织形态.
1）由于两相微观结构不同， 所需动态过冷度不同，金属 相任意长大，另一相在其间 隙长大。可得到针状、螺旋 状、树枝状共晶体。
2）由于两相晶体结构不同， 呈非等温界面。