共晶相图及包晶相图
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主要讨论
晶相图不同成wenku.baidu.com合金的凝固过程及组织组成物； 晶相图不同成分合金的凝固过程及组织组成物；
共晶
晶相图不同成分合金的凝固过程； 晶相图不同成分合金的凝固过程；
相图及合金凝固
成共晶相图的两组元的相互作用的特点是: 成共晶相图的两组元的相互作用的特点是:液态 互溶，固态下只能部分互溶( 互溶，固态下只能部分互溶(形成有限固溶体或 时完全不溶，并具有共晶转变。 时完全不溶，并具有共晶转变。 晶转变是在一定条件下 温度、成分不变) 是在一定条件下( 晶转变 是在一定条件下( 温度、 成分不变 ) ，由 结晶出两种不同固相的转变。 结晶出两种不同固相的转变。即：L→α+β 有共晶转变的相图称为共晶相图 共晶相图。 有共晶转变的相图称为共晶相图。 得到两固相的混合物称为共晶组织 共晶组织。 得到两固相的混合物称为共晶组织。
共晶合金的凝固过程和组织特征与亚共晶合金相类似 相(先共晶相)为β固溶体而不是α固溶体。 先共晶相) 固溶体而不是α固溶体。 合金的冷却曲线类似于亚共晶合金 合金的冷却曲线类似于亚共晶合金 结晶过程组织变化类似于亚共晶合金. 结晶过程组织变化类似于亚共晶合金. 晶过程： 晶过程：L→L+β→L+β+(α+β)共→β+(α+β)共→ β)共 匀晶反应＋共晶反应＋脱溶转变 匀晶反应＋共晶反应＋ 温组织： 温组织：β+αⅡ+(α+β)共
Ⅱ
包晶反应时: 包晶反应时: WL=HC/PC<57.2% Wα =PH/PC>42.8% 反应完了时: 反应完了时: W =FH/EF
共晶合金的平衡结晶 却曲线： 却曲线： 组织变化示意图： 组织变化示意图： 晶 和 组 织 转 变 过 程 ： α→L+α+(α+β) 共 → α+ β)共→α+βⅡ+(α+β)共 反应＋共晶反应＋ 反应＋共晶反应＋脱溶转变 组织： 组织：α+βⅡ+(α+β)共
织：α+βⅡ+(α+β)共
过共晶合金的平衡凝固
晶反应时: 晶反应时: =DC/PC＝57. Wα=DC/PC＝57.2％ =PD/PC＝42. WL=PD/PC＝42.8％
冷却曲线： 冷却曲线： 结 晶 和 组 织 转 变 过 程 ： L→L+α→ →β→αⅡ+β PC发生包晶反应 到PC发生包晶反应 ：LC+αD=βP 为恒温反应 匀晶反应＋包晶反应＋匀晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋匀晶反应＋脱溶转变 温组织： +β， 温组织：αⅡ+β，αⅡ、β的相对量可通过杠杆
B
金发生共晶反应时是三相（ 金发生共晶反应时是三相（L, a, b）共存 可以知道系统的自由度为0。 可以知道系统的自由度为 。任何系统的自
中的共晶线 条水平线直线； 条水平线直线； 个三相区（ 个三相区（L, α, β）； ）；
是一条斜线，水平线是特殊情况。 是一条斜线，水平线是特殊情况。
A
晶反应是恒温转变， 晶反应是恒温转变，反映在相图上只能是 共晶反应时三相共存， 共晶反应时三相共存，所以共晶线也是一
金发生共晶反应 共晶反应： 恒温进行， 金发生 共晶反应 ： LE→ αM +βN, 恒温进行 ， +β)。两个相的相对量：αM=EN/MN βN= ME/MN +β)。两个相的相对量： 曲线： 曲线： 和组织转变过程： 和组织转变过程：L→L+(α+β)→ (α +β)共 共晶反应＋ 共晶反应＋脱溶转变
晶相图分析
APDB固相线、ACB液相线、水平线(PDC)为包晶转 液相线、 (PDC)为包晶转 APDB固相线、ACB液相线 水平线(PDC) 固相线 上仅有PD为固相线，PE、DF固溶度曲线 PD为固相线 固溶度曲线。 上仅有PD为固相线，PE、DF固溶度曲线。 转变线上的合金在该温度发生包晶转变 包晶转变： 转变线上的合金在该温度发生包晶转变：Lc+α 三个单相区为L 三个双相区为L+α ： 三个单相区为 L 、 α 和 β ； 三个双相区为 L+α 三相共存于PDC PDC线 三相共存于PDC线，为L+α+β
织：(α+β)共 。 片层交替分布，共晶(α+β) 征:片层交替分布，共晶(α+β)共中α、β相对量都可通 。 应完了时： 应完了时：Wα= EN/MN Wβ=ME/MN 619)/( )/(1 02) Wα= (1.0-0.619)/(1.0-0.02) 619- 02)/( )/(1 02) Wβ= (0.619-0.02)/(1.0-0.02)
包晶相图及其合金凝固
些合金当凝固到一定温度时， 些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的 相与剩余液相(有确定成分) 相与剩余液相(有确定成分)发生反应生成另 温转变过程称为包晶转变 包晶转变。 温转变过程称为包晶转变。 组元在液态下无限互溶， 组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互 转变的相图称为二元包晶相图 二元包晶相图。 转变的相图称为二元包晶相图。
晶合金系中，只有共晶成分的合金才能发 晶合金系中， 。
B
共晶线宽度范围内的合金冷却到共晶温度 液相成分沿液相线变化到共晶点， 液相成分沿液相线变化到共晶点，而进行
共晶转变的液相，其成分一定是共晶成分 共晶转变的液相，
A
生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。 生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。
转变进行时，系统的自由度 转变进行时，系统的自由度F
溶体合金室温组织： 溶体合金室温组织：α+βⅡ 相对量都可通过杠杆法则求出： 、β相对量都可通过杠杆法则求出： )/(1 02)=91. )=91 Wα= (1.0-0.1)/(1.0-0.02)=91.8% 02)/( )/(1 02)= )=8 Wβ= (0.1-0.02)/(1.0-0.02)=8.2%
伪共晶区的形式
离异共晶
异共晶： 由于非平 异共晶 ： 体数量较少， 体数量较少，通常共 相依附于初生α α相依附于初生α相 将共晶体中另一相β 将共晶体中另一相β 后凝固的晶界处从而 体两组成相间的组织 失，这种两相分离的 离异共晶。 为离异共晶。 形成原因： 形成原因 ： 不平衡 ，成分位于共晶线上 近。 条件下， 条件下，成分位于共
EN线是共晶转变线 线是共晶转变线
单相区
两相区
系合金的平衡凝固
据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类 合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金。 合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金。
固溶体合金（ 固溶体合金（WSn<19%) 19% 曲线： 曲线： 和组织转变过程： 和组织转变过程：L→L+ αⅠ→αⅠ→αⅠ+βⅡ 匀晶反应＋ 匀晶反应＋脱溶转变
晶线与共晶线不同 于：共晶线为固相 上的合金在共晶温 凝固完毕， 凝固完毕，其组织 混合物。 混合物。包晶线仅
系合金的平衡凝固
点合金（42. 点合金（42.4%)的平衡凝固 却曲线： 却曲线： 组织转变过程： 晶和组织转变过程：L→L+α→L+α+β→β→α 发生包晶反应： 发生包晶反应：LC+αP =βD为恒温反应 匀晶反应＋包晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 室温组织： 室温组织 ： αⅡ+β, αⅡ 、 β 的相对量可通过杠 。
相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转 相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转
L ⇔α + β
元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并 元在液态无限溶解，在固态有限固溶， 晶反应的相图，称为共晶相图 共晶相图。 晶反应的相图，称为共晶相图。
、tB、E
、N、F、G 、 、
EtB线为液相线
MENtB线为固相线
系合金的非平衡凝固
晶 由于快速冷却， 晶：由于快速冷却，非共晶成分合金所得到的共 不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。 ：不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。 衡组织： 衡组织：由非共晶成分的合金得到的完全共晶组 的合金得到的亚、过共晶组织。 伪共晶区偏移 伪共晶区偏移) 的合金得到的亚、过共晶组织。(伪共晶区偏移
晶反应时: 晶反应时: =GC/PC>57 57. Wα=GC/PC>57.2% =PG/PC<42 42. WL =PG/PC<42.8% WαⅡ=FG/EF Wβ=EG/EF
点以左合金的平衡凝固 曲线: 曲线: 和 组 织 转 变 过 程 ： L→L+α→L+α+β→α+β
P发生包晶反应：LC+αP =βD 为恒温反应 发生包晶反应： 匀晶反应＋包晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 组织： 组织：α+β+αⅡ+βⅡ，α、β的相对量可通过
晶相图不同成wenku.baidu.com合金的凝固过程及组织组成物； 晶相图不同成分合金的凝固过程及组织组成物；
共晶
晶相图不同成分合金的凝固过程； 晶相图不同成分合金的凝固过程；
相图及合金凝固
成共晶相图的两组元的相互作用的特点是: 成共晶相图的两组元的相互作用的特点是:液态 互溶，固态下只能部分互溶( 互溶，固态下只能部分互溶(形成有限固溶体或 时完全不溶，并具有共晶转变。 时完全不溶，并具有共晶转变。 晶转变是在一定条件下 温度、成分不变) 是在一定条件下( 晶转变 是在一定条件下( 温度、 成分不变 ) ，由 结晶出两种不同固相的转变。 结晶出两种不同固相的转变。即：L→α+β 有共晶转变的相图称为共晶相图 共晶相图。 有共晶转变的相图称为共晶相图。 得到两固相的混合物称为共晶组织 共晶组织。 得到两固相的混合物称为共晶组织。
共晶合金的凝固过程和组织特征与亚共晶合金相类似 相(先共晶相)为β固溶体而不是α固溶体。 先共晶相) 固溶体而不是α固溶体。 合金的冷却曲线类似于亚共晶合金 合金的冷却曲线类似于亚共晶合金 结晶过程组织变化类似于亚共晶合金. 结晶过程组织变化类似于亚共晶合金. 晶过程： 晶过程：L→L+β→L+β+(α+β)共→β+(α+β)共→ β)共 匀晶反应＋共晶反应＋脱溶转变 匀晶反应＋共晶反应＋ 温组织： 温组织：β+αⅡ+(α+β)共
Ⅱ
包晶反应时: 包晶反应时: WL=HC/PC<57.2% Wα =PH/PC>42.8% 反应完了时: 反应完了时: W =FH/EF
共晶合金的平衡结晶 却曲线： 却曲线： 组织变化示意图： 组织变化示意图： 晶 和 组 织 转 变 过 程 ： α→L+α+(α+β) 共 → α+ β)共→α+βⅡ+(α+β)共 反应＋共晶反应＋ 反应＋共晶反应＋脱溶转变 组织： 组织：α+βⅡ+(α+β)共
织：α+βⅡ+(α+β)共
过共晶合金的平衡凝固
晶反应时: 晶反应时: =DC/PC＝57. Wα=DC/PC＝57.2％ =PD/PC＝42. WL=PD/PC＝42.8％
冷却曲线： 冷却曲线： 结 晶 和 组 织 转 变 过 程 ： L→L+α→ →β→αⅡ+β PC发生包晶反应 到PC发生包晶反应 ：LC+αD=βP 为恒温反应 匀晶反应＋包晶反应＋匀晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋匀晶反应＋脱溶转变 温组织： +β， 温组织：αⅡ+β，αⅡ、β的相对量可通过杠杆
B
金发生共晶反应时是三相（ 金发生共晶反应时是三相（L, a, b）共存 可以知道系统的自由度为0。 可以知道系统的自由度为 。任何系统的自
中的共晶线 条水平线直线； 条水平线直线； 个三相区（ 个三相区（L, α, β）； ）；
是一条斜线，水平线是特殊情况。 是一条斜线，水平线是特殊情况。
A
晶反应是恒温转变， 晶反应是恒温转变，反映在相图上只能是 共晶反应时三相共存， 共晶反应时三相共存，所以共晶线也是一
金发生共晶反应 共晶反应： 恒温进行， 金发生 共晶反应 ： LE→ αM +βN, 恒温进行 ， +β)。两个相的相对量：αM=EN/MN βN= ME/MN +β)。两个相的相对量： 曲线： 曲线： 和组织转变过程： 和组织转变过程：L→L+(α+β)→ (α +β)共 共晶反应＋ 共晶反应＋脱溶转变
晶相图分析
APDB固相线、ACB液相线、水平线(PDC)为包晶转 液相线、 (PDC)为包晶转 APDB固相线、ACB液相线 水平线(PDC) 固相线 上仅有PD为固相线，PE、DF固溶度曲线 PD为固相线 固溶度曲线。 上仅有PD为固相线，PE、DF固溶度曲线。 转变线上的合金在该温度发生包晶转变 包晶转变： 转变线上的合金在该温度发生包晶转变：Lc+α 三个单相区为L 三个双相区为L+α ： 三个单相区为 L 、 α 和 β ； 三个双相区为 L+α 三相共存于PDC PDC线 三相共存于PDC线，为L+α+β
织：(α+β)共 。 片层交替分布，共晶(α+β) 征:片层交替分布，共晶(α+β)共中α、β相对量都可通 。 应完了时： 应完了时：Wα= EN/MN Wβ=ME/MN 619)/( )/(1 02) Wα= (1.0-0.619)/(1.0-0.02) 619- 02)/( )/(1 02) Wβ= (0.619-0.02)/(1.0-0.02)
包晶相图及其合金凝固
些合金当凝固到一定温度时， 些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的 相与剩余液相(有确定成分) 相与剩余液相(有确定成分)发生反应生成另 温转变过程称为包晶转变 包晶转变。 温转变过程称为包晶转变。 组元在液态下无限互溶， 组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互 转变的相图称为二元包晶相图 二元包晶相图。 转变的相图称为二元包晶相图。
晶合金系中，只有共晶成分的合金才能发 晶合金系中， 。
B
共晶线宽度范围内的合金冷却到共晶温度 液相成分沿液相线变化到共晶点， 液相成分沿液相线变化到共晶点，而进行
共晶转变的液相，其成分一定是共晶成分 共晶转变的液相，
A
生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。 生共晶反应的液相成分一定是共晶成分。
转变进行时，系统的自由度 转变进行时，系统的自由度F
溶体合金室温组织： 溶体合金室温组织：α+βⅡ 相对量都可通过杠杆法则求出： 、β相对量都可通过杠杆法则求出： )/(1 02)=91. )=91 Wα= (1.0-0.1)/(1.0-0.02)=91.8% 02)/( )/(1 02)= )=8 Wβ= (0.1-0.02)/(1.0-0.02)=8.2%
伪共晶区的形式
离异共晶
异共晶： 由于非平 异共晶 ： 体数量较少， 体数量较少，通常共 相依附于初生α α相依附于初生α相 将共晶体中另一相β 将共晶体中另一相β 后凝固的晶界处从而 体两组成相间的组织 失，这种两相分离的 离异共晶。 为离异共晶。 形成原因： 形成原因 ： 不平衡 ，成分位于共晶线上 近。 条件下， 条件下，成分位于共
EN线是共晶转变线 线是共晶转变线
单相区
两相区
系合金的平衡凝固
据相变特点和组织特征将共晶系合金分为了四类 合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金。 合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金。
固溶体合金（ 固溶体合金（WSn<19%) 19% 曲线： 曲线： 和组织转变过程： 和组织转变过程：L→L+ αⅠ→αⅠ→αⅠ+βⅡ 匀晶反应＋ 匀晶反应＋脱溶转变
晶线与共晶线不同 于：共晶线为固相 上的合金在共晶温 凝固完毕， 凝固完毕，其组织 混合物。 混合物。包晶线仅
系合金的平衡凝固
点合金（42. 点合金（42.4%)的平衡凝固 却曲线： 却曲线： 组织转变过程： 晶和组织转变过程：L→L+α→L+α+β→β→α 发生包晶反应： 发生包晶反应：LC+αP =βD为恒温反应 匀晶反应＋包晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 室温组织： 室温组织 ： αⅡ+β, αⅡ 、 β 的相对量可通过杠 。
相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转 相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转
L ⇔α + β
元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并 元在液态无限溶解，在固态有限固溶， 晶反应的相图，称为共晶相图 共晶相图。 晶反应的相图，称为共晶相图。
、tB、E
、N、F、G 、 、
EtB线为液相线
MENtB线为固相线
系合金的非平衡凝固
晶 由于快速冷却， 晶：由于快速冷却，非共晶成分合金所得到的共 不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。 ：不平衡结晶；合金成分位于共晶点附近。 衡组织： 衡组织：由非共晶成分的合金得到的完全共晶组 的合金得到的亚、过共晶组织。 伪共晶区偏移 伪共晶区偏移) 的合金得到的亚、过共晶组织。(伪共晶区偏移
晶反应时: 晶反应时: =GC/PC>57 57. Wα=GC/PC>57.2% =PG/PC<42 42. WL =PG/PC<42.8% WαⅡ=FG/EF Wβ=EG/EF
点以左合金的平衡凝固 曲线: 曲线: 和 组 织 转 变 过 程 ： L→L+α→L+α+β→α+β
P发生包晶反应：LC+αP =βD 为恒温反应 发生包晶反应： 匀晶反应＋包晶反应＋ 匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 组织： 组织：α+β+αⅡ+βⅡ，α、β的相对量可通过