第二节 二元两相合金优品ppt

T
50%Sn
1
L+
M 19
2
L
E
L+
N
61.9 97.5
高温: + L共晶
室温：初+Ⅱ+(+)共晶
Ø一次杠杆
M
2 E L共晶
+Ⅱ +（+）
FS
p
Pb
B%
G
%× M2 = L%×2E
Sn
(初+Ⅱ)%×M2= (+)共晶% ×2E
(+)共晶%=M2/ME×100% (初+Ⅱ)%=2E/ME×100%
过共晶合金: 成分在E 、N之间的Pb-Sn合金。
T
500
400
A
300
200
M
100
B
E
N
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
G
PbF
Sn
WSn(%)
T/℃
T/℃
A 327.5
L
Ⅱ
300
L+
t1 61.9
200
M
19 183 t2
E
100
+
Pb 10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
2. 相图分析
T/C 1772 A 1186 C L + D
+
液相线
L P L+
固相线 固溶线 固溶线 包晶点
E Pt
Ag%
F
包晶线
Ag
Pt-Ag合金相图 包晶反应：LP+ C D
3.包晶合金的平衡结晶过程与室温组织
A
1
L
C L + D1186 10.5 42.4
P
66.3
L+
+
E
F
L
B
L+
E
N
固相线 固溶线 固溶线
Pb F
+
Sn%
共晶点 G Sn 共晶线
共晶反应： L(19 )
共晶转变特征： • 共晶转变在恒温下进行。 • 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。 • 存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。 • 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。
二、共晶合金平衡结晶过程及室温平衡组织
t1温度以上： 液态 L70 t1~ t2温度： 液相中析出 ， L t2温度时发生共晶反应： L( 19 ) t2温度以下： 初 Ⅱ 室温组织： 初 + Ⅱ + （+）共晶
过共晶平衡组织（70% Sn 的Pb-Sn合金）
Ⅱ
共晶()
初生
过共晶平衡组织（过共晶白口铁）
Fe3CⅠ 共晶:(P+ Fe3CⅡ ) Fe3C
液相中析出 ， L
包晶合金的平衡结晶过程与室温组织
t 温度时发生共晶反应：L( ) 共晶组织（点状Cu-Cu2O）
过共晶合金: 成分在E 、N之间的Pb-Sn合金。
2 分析结晶也不难，首先定好合金线；
19
( 初+ Ⅱ)%×M2= ( + )共晶% ×2E
t 温度以下： + Ⅱ +（ + ）
当合金通过包晶、共晶或共析转变形成两相混合
G
B%
Sn =45.4%
% =54.6%
2、含Sn50%的Pb-Sn亚共晶合金
T
50%Sn L
L+ M 19
1
2
E
L+
N
61.9 97.5
室温组织： 初+Ⅱ+（+）共晶 相组成物： +
相的质量百分数：
+Ⅱ +（+）
%=PG/FG×100%
FS
p
% =FP/FG×100%
G
Pb
B%
Sn
各组织的质量百分数计算：
Pt-Ag合金相图是一种
L ( 19 )
画曲线，分阶段，各段画出相转变；
溶质的溶入量越多，合金的强度、硬度越高（即
铁素体 概括起来，过共晶合金平衡结晶过程为：
过E点的水平线交MF、NG
2、含Sn50%的Pb-Sn亚共晶合金
F() 室温组织：（ + ）共晶
当合金形成单相固溶体时，合金的性能与组元及
Cd-Hg、Cu-Zn、Cu-Sn等。
标明组织组成物的Pb-Sn合金相图
质量分数计算 1、含Sn61.9%的Pb-Sn共晶合金
T
L+ M
19
+
F
Pb
室温组织：（+）共晶
L
过E点的水平线交MF、NG
E
61.9
L+
N
97.5
于M、N两点，则有 %×ME= %×EN %= EN/MN×100%
（+）
=（97.5-61.9）/（97.5-19）
L+
200
+
Ш
T/℃
L
L
B
E t1 L+
t2
N
L
t1
L
L( ) t2
t2'
L
100
0
F G 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
( +)
αⅡ
Pb
Sn
WSn(%)
过共晶合金平衡结晶过程分析
( +)
( +)
Ⅱ
t/s
概括起来，过共晶合金平衡结晶过程为：
各组织的质量百分数计算：
T
(初+Ⅱ)%=2E/ME×100%
50%Sn
1
L+
M 19
2
L
E
L+
N
61.9 97.5
Ø二次杠杆
FS
G
+Ⅱ +（+）
初% ×FS= Ⅱ% ×SG
FS
p
Pb
B%
G
初%
Sn =(初+Ⅱ)%×SG/FG×100%
=(2E/ME)×(SG/FG)×100%
Ⅱ%= (初+Ⅱ)%×FS/FG×100% =(2E/ME) ×(FS/FG) ×100%
Over
参考资料
相组成物和组织组成物的质量分数计算
T
500
L
A 430207.5
300
L+
200
M 19
183
E
61.9
231.9 B
L+ N
97.5
100
0 0 +1Ⅱ0
+Ⅱ +（+）
20 30 40 50 60
F
+ Ⅱ +（+） 7 0 8 0 9 0 +1 00 Ⅱ
G
Pb
WSn(%)
Sn
过共晶平衡组织（70% Sn 的Pb-Sn合金）
包晶温度以下：
Ⅱ
9%的Pb-Sn共晶合金
珠光体P（ +Fe3C）
3、共晶相图的一般特征
T
L+A
T
L
L+B
L+
L
L+
A+B
+
A
B%
L→(A+B)
BA
B%
B
L→( + )
4、相图分析（以Pb-Sn相图为例 ）
T/C A
L+
M 19
液相线
L
高温:
+ L共2晶
初 Ⅱ
45钢的平衡组织
室温组织： + + （+） 按相组成为： Fe3C
按组织组成为： F+P
初Ⅱ
共晶
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
共晶()
初生 Ⅱ
亚共晶组织（亚共晶白口铁）
Fe3CⅡ P
共晶:(P+ Fe3CⅡ ) Fe3C
T/℃
A
500
L
400
3 0 0 M
1、共晶合金平衡结晶过程
T/℃
A 327.5
500
L
T/℃ Ⅰ
400
300 200
M
L+ 19
183
61.9 E
L L( ) t1 t1'
L ( +) ( +)
100
+
Pb
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
F WSn(%)
( ) ( +) L
t/s
共晶合金结晶过程分析
L
1
L α L
D D' Lβ αⅡ
Pt
Ag%
Ag
L
Ⅱ t/s
包晶合金的平衡结晶过程
概括起来，包晶合金平衡结晶过程为： 包晶温度以上：液态L 液相线到包晶温度之间：液态L 包晶温度（1186℃）：包晶转变 L 包晶温度以下： Ⅱ 室温组织： + Ⅱ
五、性能与成分的关系
当合金形成单相固溶体时，合金的性能与组元及 溶质元素的溶入量有关。对于一定的溶质和溶剂， 溶质的溶入量越多，合金的强度、硬度越高（即 产生了固溶强化），同时电阻增大，电导率越低。
亚共晶组织、共晶组织 过共晶组织。铁碳合金 中的珠光体P、铁素体 F、奥氏体A等。
金相显微镜、电镜等
45钢的平衡组织 按相组成为： Fe3C 按组织组成为： F+P
=(2E/ME) ×(FS/FG) ×100%
Ⅱ%= ( 初+ Ⅱ)%×FS/FG×100%
+ Ⅱ +（ + ）
亚共晶合金：以Pb-Sn相图为例，成分在M、E
第二节 二元两相合 金
2、相与组织 相
在金属或合金中，
概 念
凡化学成分相同、晶体 结构相同并与其它部分 有界面分开的均匀组成
部分。
组织
合金的相组成及相 的数量、形态、大小、 分布特征。组织可以由 一种相组成，也可由多 种相组成。
例 气相、液相、固相。 子 铁碳合金中的相、
相、 相等。
检 测
X射线衍射分析
四、二元包晶相图分析
1、基本概念
什么叫包晶转变？ 合金在冷却到某一温度时，已结晶出的一定
成分的固相和它周围尚未结晶的一定成分的液相 发生反应，结晶出另外一种固相，这就是包晶反应。 即： L
许多合金系都具有包晶转变，例如Pt-Ag、Sn-Ag、 Cd-Hg、Cu-Zn、Cu-Sn等。Pt-Ag合金相图是一种 比较简单的包晶相图，下面以此为例进行分析。
当合金通过包晶、共晶或共析转变形成两相混合 物特别是两相机械混合物，合金的性能往往是两 组成相性能的平均值，即性能与成分呈线性关系。
铸造性能取决于相图中的液相线与固相线之间的 水平间隔，间隔越大，铸造性能越差；单相固溶 体压力加工性能优于两相混合物组成的合金；固 溶体的切削性能不够好，两相混合物的合金则切 削性能较好，适合高速切削。
（Pb-Sn）共晶组织（层片状）
（Al-Si）共晶组织（针状）
共晶组织（棒状）
共晶组织（点状Cu-Cu2O）
（Zn-MgZn）共晶组织（螺旋状）
共晶组织（蛛网状）
（Cu-P）共晶组织（放射状）
三、亚共晶和过共晶合金平衡结晶过程 及室温组织
亚共晶合金：以Pb-Sn相图为例，成分在M、E 之间的Pb-Sn合金。
S Sn 参照亚共晶合金的计算
方法请同学们自己计算
(+)共晶=2N/EN×100% Ⅱ% =(E2/EN)×(SG/FG) ×100% 初%=(E2/EN)×(FS/FG)×100% 或初% =1-(+)共晶% -Ⅱ%
二元相图小结 1. 二元匀晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图 （相图分析、典型合金的平衡结晶过程分析、杠 杆定律的应用、并用相组分与组织组分填写相 图）。
fp珠光体p珠光体p?fe3cfec铁素体铁素体f?3共晶相图的一般特征lll????lblatl?t??????ababbabblabl??t?cll?mm19aebnn32752319液相线固相线?固溶线固溶线?固溶线l?4相图分析以pbsn相图为例pbsnsn????fg共晶点共晶线619975l619??19??975共晶反应
500T
400
L
A
300
200
M
L+ 19 183
E
L+ N B
100
+（+）（+（+）
+
+Ⅱ
F 0 0 10 20
Pb
+Ⅱ
+ ）
Ⅱ
+
Ⅱ
30
40 50 60 70
WSn(%)
80
90 G10S0n
标明组织组成物的Pb-Sn合金相图
分析合金结晶
分析结晶也不难，首先定好合金线； 画曲线，分阶段，各段画出相转变； 引线拉出标相（组织）名，这样做最简便。
（匀晶转变、共晶转变、包晶转变）
3.平衡结晶、非平衡结晶、晶内偏析、扩散退火
谢谢观看
L
L
t1
α
L t2
Lt2('
)
L ( +)
α
Ⅱ
亚共晶合金平衡结晶过程分析
L
(+ ) ( +) + Ⅱ
t/s
概括起来，亚共晶合金平衡结晶过程为：
t1温度以上： 液态 L50
概括起来，亚共晶合金平衡结晶过程为：
t ~ t 温度： %=PG/FG×100%
1 2 根据合金组元的不同，共晶组织的形态各异， %= EN/MN×100%
或者： Ⅱ% =1-(+)共晶%- 初%
3、含Sn70%的Pb-Sn过共晶合金
室温组织：
T
初+Ⅱ+(+)共晶
70%Sn
L
相组成物： +
L+ M 19
F
PbLeabharlann 1E61.9
L+
2
N
97.5
相的质量百分数： %=PG/FG×100%
% =FP/FG×100%
+ Ⅱ +（+）
p
各组织的质量百分数：
G
B%
概括起来，共晶合金平衡结晶过程为：
共晶温度以上： 液态L
共晶温度： 共晶转变 L(19 )
共晶温度以下： 二次结晶 Ⅱ ， Ⅱ
室温组织： （+）共晶 [由于 Ⅱ和Ⅱ常与共晶和相连， 显微镜下很难分辨，室温组织为： （+）共晶 ]
2、共晶合金室温平衡组织特征
共晶组织的基本特征是 两相均匀并交替分布， 根据合金组元的不同，共晶组织的形态各异， 有层片状、棒状、球状、针状、螺旋状等。