最新4二元合金相图
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2
2.二元相图的建立
热分析法建立相图 1，选用高纯度的组元，配制一系列不同成分的合金 2，测出平衡条件下的冷却曲线，找出临界点 3，将各临界点标注在温度-成分坐标平面内 4，把相同意义的临界点连成线，标上已知条件，分析
结果，写上数字、字母及各相、组织的名称
9
合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般 可以认为是平衡的结晶过程。
B
分别为 Sn在 Pb中和 Pb在
Sn中的固溶线。
⑤ 共晶线：水平线CED 固溶体的溶解度随温度降低而下降。
23
⑴ 相图分析
在共晶线对应的温度下 (183 ℃) ，E点成分的合金同时结
晶出C点成分的 固溶体和 D点成分的 固溶体，形成
这两个相的机械混合物：
LE ⇄(C + D)
共晶反应的产物，即两相的
13
合金的平衡结晶过程
Cu-Ni合金相图
14
2、平衡结晶规律
合金平衡结晶过程分析 固溶体的结晶过程（匀晶转变）与纯金属结晶相比 （1）异分结晶：就是指固溶体结晶时，结晶出来的固相与
母相化学成分不同。 （2）固溶体结晶是在一定的温度范围内完成的，其中每一
个温度下，只能结晶出一定数量的固相。 在匀晶相图的两相区，温度一定时，两相的成分确定，
结晶开始点的连线叫液相线。 结晶终了点的连线叫固相线。
10
3.杠杆定律——很重要
wL obCaC0 wa oa C0CL
w Lo ab bC C a a C C L 0100%w ao ab aC C a 0 C C L L100%
运用杠杆定律时要注意：它只适用于相图中的两相
区, 并且只能在平衡状态下使用。杠杆的两个端点
溶体， 是溶质Pb在Sn中的固溶体。
A ② 相区：相图中有:
B 三个单相区： L、、 三个两相区：
L+、L+、+ ； 一个三相区：即水平线
CED。
22
⑴ 相图分析
③ 液固相线: 液相线AEB, 固相线ACEDB. A、B分别为 Pb、Sn的熔点.
④ 固溶线: 溶解度点的连线称 A
固溶线.相图中的CF、DG线
LE ⇄(C+D) 。
析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共 晶组织较细,呈片、
棒、点球等形状.
A
B
C
E
D
F
G
28
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
树枝状偏析或枝晶偏析：由于固溶体晶体的结晶通常按树 枝状方式进行，因而成分不均匀地沿树枝晶分布，枝 晶的主干含高熔点组元多，枝晶间含低熔点组元多。
晶间偏析先结晶的晶粒与后结晶晶粒的成分是不同的， 这种成分的不均匀
18
晶内偏析的危害及消除
危害：塑性、韧性下降 易引起晶内腐蚀 给金属热加工带来困难
为给定温度时两相的成分点, 而支点为合金的成分
百度文库点。
11
§4-2 二元匀晶相图
匀晶相图的分析 合金的平衡结晶过程 晶内偏析
12
§4-2 二元匀晶相图
匀晶转变：两组元在液态与固态均无限互溶，直接由 液相结晶出单相固溶体的过程。
匀晶相图： 当两个组元化学性质相近，晶体结构相同， 晶格常数相差不大时，它们在液态（熔融态）和固态 均无限互溶，形成成分连续可变的固溶体，称为无限 固溶体或连续固溶体，它们形成的相图即为匀晶相图。
共晶反应。
25
⑵ 合金的结晶过程
① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
在3点以前为匀晶转变，一次相或初生相.
温度降到3点以下， 由 析出的二次 用Ⅱ 表示，次生相。
形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种.
随温度下降， 和 相的
成分分别沿CF线和DG线
A
变化，Ⅱ的重量增加。
B
C
E
go
20
§4-3 二元共晶相图
当两组元在液态下完 全互溶，在固态下有 限互溶,并发生共晶 反应时所构成的相图
称共晶相图。
以 Pb-Sn 相图为例进
行分析。
Pb
温度（℃）
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
21
§4-3 二元共晶相图
⑴ 相图分析 ① 相：相图中有L、、 三种相, 是溶质Sn 在 Pb中的固
消除方法：扩散退火或均匀化退火，使偏析元素充分进行 扩散，已达到成分均匀化
19
§4-3 二元共晶相图
二元共晶相图分析 典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织 相组成物与组织组成物 概念：
共晶反应：由一定成分的液相同时结晶出成分不同、 结构不同的两个固相
共晶组织（共晶体）：共晶转变的产物 （两个固相的混和物）
两 相的重量比也一定。
15
在2点固液两相重量比例
16
3、晶内偏析
固溶体结晶过程中固相和液相成分是不断变化的。 在平衡结晶条件下，扩散充分、均匀固溶 实际铸造过程中，结晶较快，晶内偏析
Cu-Ni合金枝晶偏析示意图
17
晶内偏析：在实际铸造状态下，合金的结晶较快，原子扩 散特别是在固相中的扩散来不及充分进行，在一个晶 粒内，先结晶的部分与后结晶部分的成分不同的，这 种成分的不均匀称晶内偏析。
机械混合物称共晶体或共晶
组织。发生共晶反应的温度
称共晶温度。代表共晶温度
和共晶成分的点称共晶点。
Pb原子 扩散
Sn原子 共晶体长 扩散 大示意图
24
⑴ 相图分析
A
L+
B
C
D
具有共晶成分的合金称共晶合金。 成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金， 位于共晶点以右的合金称过共晶合金。 凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生
D
F
G
26
① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
室温下Ⅱ的相对重量百
分比为： F4
QⅡ
1 FG
0% 0
A
由于二次相析出温度较低，
C
E
一般十分细小。
F
Ⅰ合金室温组织为 + Ⅱ 。
成分大于 D点合金结晶过程与Ⅰ合金相似,
室温组织为 + Ⅱ。
B D
G
27
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：
4二元合金相图
第四章 二元合金相图
合金：组元 ： 相：组织： 合金：是指由两种或两种以上的金属元素与非金属元素经过
冶炼、烧结或用其它方法组合而成具有金属特性的物质，二 元、三元等。 组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。 相：在金属或合金中，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称之为相。 组织：合金的组织是指肉眼或借助于显微镜所观察到的合金 的相组成及相的数量、形态、大小、分布特征。
2.二元相图的建立
热分析法建立相图 1，选用高纯度的组元，配制一系列不同成分的合金 2，测出平衡条件下的冷却曲线，找出临界点 3，将各临界点标注在温度-成分坐标平面内 4，把相同意义的临界点连成线，标上已知条件，分析
结果，写上数字、字母及各相、组织的名称
9
合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般 可以认为是平衡的结晶过程。
B
分别为 Sn在 Pb中和 Pb在
Sn中的固溶线。
⑤ 共晶线：水平线CED 固溶体的溶解度随温度降低而下降。
23
⑴ 相图分析
在共晶线对应的温度下 (183 ℃) ，E点成分的合金同时结
晶出C点成分的 固溶体和 D点成分的 固溶体，形成
这两个相的机械混合物：
LE ⇄(C + D)
共晶反应的产物，即两相的
13
合金的平衡结晶过程
Cu-Ni合金相图
14
2、平衡结晶规律
合金平衡结晶过程分析 固溶体的结晶过程（匀晶转变）与纯金属结晶相比 （1）异分结晶：就是指固溶体结晶时，结晶出来的固相与
母相化学成分不同。 （2）固溶体结晶是在一定的温度范围内完成的，其中每一
个温度下，只能结晶出一定数量的固相。 在匀晶相图的两相区，温度一定时，两相的成分确定，
结晶开始点的连线叫液相线。 结晶终了点的连线叫固相线。
10
3.杠杆定律——很重要
wL obCaC0 wa oa C0CL
w Lo ab bC C a a C C L 0100%w ao ab aC C a 0 C C L L100%
运用杠杆定律时要注意：它只适用于相图中的两相
区, 并且只能在平衡状态下使用。杠杆的两个端点
溶体， 是溶质Pb在Sn中的固溶体。
A ② 相区：相图中有:
B 三个单相区： L、、 三个两相区：
L+、L+、+ ； 一个三相区：即水平线
CED。
22
⑴ 相图分析
③ 液固相线: 液相线AEB, 固相线ACEDB. A、B分别为 Pb、Sn的熔点.
④ 固溶线: 溶解度点的连线称 A
固溶线.相图中的CF、DG线
LE ⇄(C+D) 。
析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共 晶组织较细,呈片、
棒、点球等形状.
A
B
C
E
D
F
G
28
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
树枝状偏析或枝晶偏析：由于固溶体晶体的结晶通常按树 枝状方式进行，因而成分不均匀地沿树枝晶分布，枝 晶的主干含高熔点组元多，枝晶间含低熔点组元多。
晶间偏析先结晶的晶粒与后结晶晶粒的成分是不同的， 这种成分的不均匀
18
晶内偏析的危害及消除
危害：塑性、韧性下降 易引起晶内腐蚀 给金属热加工带来困难
为给定温度时两相的成分点, 而支点为合金的成分
百度文库点。
11
§4-2 二元匀晶相图
匀晶相图的分析 合金的平衡结晶过程 晶内偏析
12
§4-2 二元匀晶相图
匀晶转变：两组元在液态与固态均无限互溶，直接由 液相结晶出单相固溶体的过程。
匀晶相图： 当两个组元化学性质相近，晶体结构相同， 晶格常数相差不大时，它们在液态（熔融态）和固态 均无限互溶，形成成分连续可变的固溶体，称为无限 固溶体或连续固溶体，它们形成的相图即为匀晶相图。
共晶反应。
25
⑵ 合金的结晶过程
① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
在3点以前为匀晶转变，一次相或初生相.
温度降到3点以下， 由 析出的二次 用Ⅱ 表示，次生相。
形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种.
随温度下降， 和 相的
成分分别沿CF线和DG线
A
变化，Ⅱ的重量增加。
B
C
E
go
20
§4-3 二元共晶相图
当两组元在液态下完 全互溶，在固态下有 限互溶,并发生共晶 反应时所构成的相图
称共晶相图。
以 Pb-Sn 相图为例进
行分析。
Pb
温度（℃）
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
21
§4-3 二元共晶相图
⑴ 相图分析 ① 相：相图中有L、、 三种相, 是溶质Sn 在 Pb中的固
消除方法：扩散退火或均匀化退火，使偏析元素充分进行 扩散，已达到成分均匀化
19
§4-3 二元共晶相图
二元共晶相图分析 典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织 相组成物与组织组成物 概念：
共晶反应：由一定成分的液相同时结晶出成分不同、 结构不同的两个固相
共晶组织（共晶体）：共晶转变的产物 （两个固相的混和物）
两 相的重量比也一定。
15
在2点固液两相重量比例
16
3、晶内偏析
固溶体结晶过程中固相和液相成分是不断变化的。 在平衡结晶条件下，扩散充分、均匀固溶 实际铸造过程中，结晶较快，晶内偏析
Cu-Ni合金枝晶偏析示意图
17
晶内偏析：在实际铸造状态下，合金的结晶较快，原子扩 散特别是在固相中的扩散来不及充分进行，在一个晶 粒内，先结晶的部分与后结晶部分的成分不同的，这 种成分的不均匀称晶内偏析。
机械混合物称共晶体或共晶
组织。发生共晶反应的温度
称共晶温度。代表共晶温度
和共晶成分的点称共晶点。
Pb原子 扩散
Sn原子 共晶体长 扩散 大示意图
24
⑴ 相图分析
A
L+
B
C
D
具有共晶成分的合金称共晶合金。 成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金， 位于共晶点以右的合金称过共晶合金。 凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生
D
F
G
26
① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
室温下Ⅱ的相对重量百
分比为： F4
QⅡ
1 FG
0% 0
A
由于二次相析出温度较低，
C
E
一般十分细小。
F
Ⅰ合金室温组织为 + Ⅱ 。
成分大于 D点合金结晶过程与Ⅰ合金相似,
室温组织为 + Ⅱ。
B D
G
27
② 共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程
液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：
4二元合金相图
第四章 二元合金相图
合金：组元 ： 相：组织： 合金：是指由两种或两种以上的金属元素与非金属元素经过
冶炼、烧结或用其它方法组合而成具有金属特性的物质，二 元、三元等。 组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质。 相：在金属或合金中，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称之为相。 组织：合金的组织是指肉眼或借助于显微镜所观察到的合金 的相组成及相的数量、形态、大小、分布特征。