11.匀晶相图相图分析平衡结晶

匀晶合金：W Mo Ni Fe Mo Cr Au Ag Ni Cu -----,,,,
共晶合金：Bi Pb Cu Ag Sb Pb Sn Pb ----,,,
包晶合金：铂银、锡锑、铜锡、铜锌等
匀晶相图：
两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图，称为匀晶相图。

匀晶合金：
具有此类相图二元合金系主要有W Mo Ni Fe Mo Cr Au Ag Ni Cu -----,,,,等等。

匀晶转变
在这类合金中，结晶时都是从液相结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。

应该说几乎所有的二元合金相图都含有匀晶转变部分
一，
以Ni Cu -相图为例进行分析 Ni Cu -二元合金相图如图3-14所示
匀晶相图两条线三个区：
该相图十分简单，只有两条曲线，上面一条是液相线，下面一条是固相线，液相线和固相线把相图分为三个区域：液相区L 、固相区α以及液、固两相并存区α+L
二，固溶体合金的平衡结晶过程
平衡结晶：
平衡结晶是指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程
含镍量30%的Ni Cu -合金为例进行分析固溶体合金的平衡结晶过程
由图3.14可以看出，当合金自高温缓慢冷至1t 温度时，开始从液相中结晶出α固溶
体，根据平衡相成分的确定方法，可知其液相成分为1L ，固相成分为α，此时的相
平銜关系是11α⇔L 。

运用杠杆定律，可以求出1α的含量为零，说明在温度1t 时，结晶刚刚开始，实际固相尚未形成。

● 当温度缓冷至2t 温度时，便有一定数量的α固溶体结晶出来，此时的固相成分为2α，
液相成分为2L 。

合金的相平衡关系是：22α⇔L ；为了达到这种平衡，除了在2t 温度直接从液相中结晶出的2α外，原有的1α相也必须改变为与2α相同的成分。

与此同时，液相成分也由1L 向2L 变化。

● 在温度不断下降过程中，α的成分将不断地沿固相线变化，液相成分也将不断地沿
液相线变化。

同时，α相的数量不断增多，而液相L 的数量不断减少，两相的含量可用杠杆定律求出。

● 当冷却到3T 温度时，最后一滴液体结晶成固溶体，结晶终了，得到了与原合金成分
相同的α固溶体
图3.15示意地说明了该合金平衡结晶时的组织变化过程
固溶体合金的形核与长大描述：
1. 固溶体合金的结晶过程也是一个形核和长大的过程，形核的方式可以是均匀形核，
也可以是依靠外来质点的非均匀形核。

2. 和纯金属相同，固溶体在形核吋，既需要结构起伏，以满足其晶核大小超过一定临
界半径的要求，又需要能量起伏，以满足形成新相对形核功的要求。

3. 此外，由于固溶体结晶吋所结品出的固相成分与原液相的成分不同，因此它还需要
成分（浓度）起伏。

4. 固溶体合金的形核地点便是在那些结构起伏、能量起伏和成分起伏都能满足要求的
地方。

成分起伏：
通常所说的液态合金成分是指的宏观平均成分，但是，从微观角度来着，由于原子运动的结果，在任一瞬间，液相中总会有某些微小体积可能偏离液相的平均成分，这些微小体积的成分、大小和位置都是在不断地变化着，这就是成分起伏。

结晶时过冷度越大：
结晶时过冷度越大，临界晶核半径越小，形核时所需要的能量起伏越小，同吋结晶出来的固相成分和原液相成分也越接近，即越容易满足对成分起伏的要求。

可见，过冷度越大，固溶体合金的形核率越大，越容易获得细小的晶粒组织。