包晶反应详解
共晶相图及包晶相图
联系：共晶相图和包晶相图都是描述合金在不同温度和成分下相组成变化的相图，对于理解合金的凝固过程和组 织结构具有重要意义。
应用：共晶相图和包晶相图在材料科学、冶金学等领域有着广泛的应用，对于指导合金的制备、加工和性能优化 具有重要意义。
备出具有优异性能的材料。
共晶相图和包晶相图可用于研究合金的凝固过程和组织演化。 通过共晶相图和包晶相图，可以预测合金的力学性能、热学性能和磁学性能等。 在材料科学领域，共晶相图和包晶相图是研究合金相变和材料性能的重要工具。 共晶相图和包晶相图的应用有助于优化合金成分和制备工艺，提高材料性能和应用范围。
液相区：表示液态物质存在的区域
固相区：表示固态物质存在的区域
共晶区：表示共晶相存在的区域，即液态和固态同时存在的区域
包晶区：表示包晶相存在的区域，即液态和固态同时存在，但其中一种物质被另一 种物质包裹的区域
定义：等温线是相 图中表示不同温度 下系统状态的水平 线
作用：等温线可以 用来确定不同温度 下系统的平衡状态 和相组成
联合应用：通过综合考虑共晶相图和包晶相图的信息， 可以更准确地预测合金的凝固行为和组织，从而设计出具有优异性能的新型合金。
添加标题
实际应用案例：介绍共晶相图和包晶相图在合金设计中的一些实际应用案例，例如航空航天、 汽车、能源等领域中具有高性能要求的合金材料的设计和制备。
特点：在包晶相图中，液相线与固相线的交点是包晶点，该点表示在特定温度下，液相与固相发生包晶转变的成 分和温度。
应用：包晶相图在材料科学、冶金学和铸造等领域有广泛应用，用于研究合金的凝固过程和组织结构。
定义：共晶相图是指合金在共晶温度下，不同成分的合金以不同的相组成多相体系的相图；包晶相图是指以某一 固相为基底，通过加入不同成分的液体来形成多相体系的相图。
3.4 包晶相图
C 包晶转变是恒温转变，实际生产时不能提供恒温条件。
答案：AB 这两条都是在实际生产中包晶转变不能充分进行的原因 。
40
41
Байду номын сангаас
22
（4）共析转变相图 由一个一定成分
的固相，在恒温
下同时转变成另 外两个一定成分 的固相的过程， 称为共析转变。
Ti (Ti )
590 o C
Fe-Ti相图
23
（5）包析转变相图
由两个一定成分
的固相，在恒温
下转变成另一个
一定成分的固相 的过程，称为包 析转变。
Fe2 B
Pt-Ag相图
11
L L多 L多 II
匀晶 包晶 匀晶 脱溶
12
13
10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
14
L L多 多 II II
（3）组元间形成不稳定化合物的相图
不稳定化合物是指两组元形成的没有明显熔点， 并在一定温度就发生分解的化合物。
28
二元系各类恒温转变图型
29
30
31
3.8 二元相图的分析和使用
32
复杂二元相图的分析步骤
对于一个复杂的二元相图，首先看是否有稳定的化合
物，如果有则以稳定化合物为界把相图划分成几个简 单相图再进行下一步分析。 根据相区接触法则，区别各相区。 找出恒温转变的水平线，根据水平线周围相邻的相区 情况确定恒温转变的类型。这是分析相图的关键。 利用相图分析典型合金结晶过程及组织。
33
I. 包晶转变
金属学与热处理包晶相图
Ⅱ.包晶转变
L
Ⅲ.包晶转变
L
37
Ⅳ.共析转变
Ⅴ.共析转变
Ⅵ.共析转变
Ⅶ.共析转变
38
Ⅷ.包析转变
Ⅸ.包析转变
Ⅹ.熔晶转变
L
Ⅺ. 共晶转变
L
39
应用相图要注意的问题 相图只能给出合金在平衡条件下存在的相和相
对量，并不表示相的形状、大小和分布，而这 些主要取决于相的特性及形成条件。 相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件 下，合金很少能达到平衡状态。
（4）具有包晶转变的合金的不平衡凝固
包晶反应时原子迁移示意图
20
由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散 都必须通过β相进行，而原子在固相中的扩散速度 很慢，因此包晶转变的速度也相当慢，所以在实 际生产条件下，由于冷却速度较快，原子不能进 行充分扩散，因此包晶转变也不能充分进行。
21
3.7 其他类型的二元相图
金属学与热处理包晶相图
由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变。
2
共晶体的形成 成分互惠－交替形核
片间搭桥－共同生长
两相交替分布 （共晶组织）
5
思考题
1、简单总结伪共晶、不平衡共晶和离异共晶的特点。 伪共晶——靠近共晶点附近的合金得到了全部共晶组
织； 离异共晶——共晶组织没有显示出共晶的特征； 不平衡共晶——在不应该出现共晶的合金里出现了共
Fe-Ti相图
26
包析转变的相图
由两个一定成分 的固相，在恒温 下转变成另一个 一定成分的固相 的过程，称为包 析转变。
F2eB 9 1 oC 0
Fe-B相图
27
（2）组元间形成稳定化合物的相图 稳定化合物是指两组元形成的具有一定熔点，并
共晶包晶共析
共晶包晶共析
⑴ 相图分析 ① 相：相图中有L、、 A
三种相, 是溶质Sn在
B
Pb中的固溶体， 是溶 质Pb在Sn中的固溶体。
② 相区：相图中有三个 单相区： L、、；三 个两相区： L+、L+、 + ；一个三相区：即 水平线CED。
③ 液固相线：液相线AEB，固相线ACEDB。A、B 分别为Pb、Sn的熔点。
Pb-Sn共晶组织
共晶体长大示意图
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡
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
A
合金。 凡具有共晶线
成分的合金液
L+
B
C
D
体冷却到共晶
温度时都将发
生共晶反应。
⑵ 合金的结晶过程
①共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程 液态合金冷却到E 点时， Pb和Sn同时达到饱和, 发
相区进入相数 少的相区曲线 向左拐。 ③ 发生三等温 转变时，冷却 曲线呈一水平 台阶。
⑵ 分析合金结晶过程 ① 画出组织转变示意图。 ② 计算各相、
各组织组成物相 对重量百分比：
a. 在单相区，合 金由单相组成， 相的成分、重量 即合金的成分、 重量。
b. 在两相区，两相的成分随 温度沿各自的相线变化，各 相和各组织组成物的相对重 量可由杠杆定律求出。
在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种
直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
.2
温度降到3点以下， 固溶体被Sn过饱和，由于晶格 不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相— 相
。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
《Zn-Cu合金高压凝固过程包晶反应与组织演变》范文
《Zn-Cu合金高压凝固过程包晶反应与组织演变》篇一一、引言在金属材料领域，合金因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，一直是研究和应用的重要对象。
特别是对于Zn-Cu合金，其在高压力环境下进行凝固过程具有显著的实际意义和应用前景。
这一过程中包晶反应及组织演变的研究，对于理解合金的微观结构、性能及优化制备工艺具有重要意义。
本文将重点探讨Zn-Cu 合金在高压凝固过程中的包晶反应与组织演变。
二、Zn-Cu合金高压凝固过程在高压环境下，Zn-Cu合金的凝固过程是一个复杂的物理化学过程。
随着温度的降低和压力的增加，合金中的原子会逐渐排列成有序的晶体结构。
这一过程中，包晶反应的发生对合金的组织结构和性能具有重要影响。
三、包晶反应及其机理包晶反应是指在合金凝固过程中，固态相与液态相之间发生的相变反应。
在Zn-Cu合金中，包晶反应主要表现为α相（固溶体）与β相（其他化合物或固溶体）之间的相互作用。
随着温度和压力的变化，α相与β相在特定条件下会相互转化，形成新的相结构。
这一过程涉及原子扩散、能量传递等复杂的物理化学过程。
四、组织演变在Zn-Cu合金高压凝固过程中，组织演变主要表现为晶体结构的转变和相组成的变化。
随着凝固过程的进行，晶体结构会逐渐变得规整，晶界逐渐清晰。
同时，随着包晶反应的发生，合金中的相组成也会发生变化，形成新的相结构。
这些变化对合金的力学性能、耐腐蚀性等具有重要影响。
五、实验方法与结果分析为了研究Zn-Cu合金高压凝固过程的包晶反应与组织演变，我们采用高温高压实验设备进行实验，并利用X射线衍射、电子显微镜等手段对实验结果进行分析。
实验结果表明，在高压环境下，Zn-Cu合金的包晶反应更加明显，组织演变也更加规整。
通过分析不同温度和压力下的包晶反应和组织演变情况，我们可以更好地理解Zn-Cu合金的微观结构和性能。
六、结论本文研究了Zn-Cu合金在高压凝固过程中的包晶反应与组织演变。
实验结果表明，在高压环境下，包晶反应更加明显，组织演变也更加规整。
包晶钢连铸专题-完成-2012.12.11
包晶转变阶段由体心立方晶格转变为面心立方晶格，致密度增加，体积收缩，在没有液相补充的情况下，会引起铸件内部收缩，从而诱发铸件裂纹。
三、包晶钢裂纹成因分析
凝固收缩补偿理论将合金凝固过程分为准液相区、可补缩区、不可补缩区和晶间搭桥区4个阶段。
包晶钢连铸
一．包晶反应
碳为0.09%～0.53％的铁碳合金都有包晶反应的发生；
由体心立方结构的铁素体变为面心立方结构的奥氏体相。晶格的致密度由68%，增大到74%，体积收缩。
二．包晶相变机制
凝固理论认为，包晶相变分为3个阶段：包晶反应阶段（L+δ γ），包晶转变阶段（δ γ），直接凝固阶段（L γ）。
2）影响因素及对策措施
主要是二次冷却引起的。此外，浇注温度高、拉速快、铸坯柱状晶发达时，也会助长这种裂纹的发生。
①合理的二次冷却制度，避免铸坯表面温度回升过快。
②低过热度、低拉速浇注。
6.3 中心裂纹
1）形成机理：
是由于凝固末期铸坯芯部的收缩造成的。当铸坯即将完全凝固时，钢液中最后一部分潜热自中心散出，致使中心部位温度突然下降。此时，由于中心温降比铸坯表面温降快，出现中心收缩，在中心处有较高的张应力发生。当此张应力施加于铸坯中心部位时，就产生了中心裂纹。
2）影响因素及对策措施
①合理的二次冷却制度，使处于液相穴末端的铸坯表面温度回升较小。
②减轻中心偏析。
4）保护渣：保护渣碱度高，其熔化温度和结晶温度较高，具有低的粘度能满足弱冷的需求。
5）结晶器：纵裂纹大多发生在浸入式水口出口周围的钢水剧烈运动区域，结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境。将结晶器水量减小，减轻坯壳过早收缩，减少初生坯壳受到的热应力作用，使铸坯凹陷得到减轻。
多相合金结晶包晶和偏晶ppt
冷却速率控制
机械预处理
发展新型计算模型
通过建立精确的多相合金结晶模型，可以更好地模拟和理解结晶过程中各因素的影响机制。这有助于指导成分设计、工艺优化和组织调控，实现多相合金性能的预测与优化。
探索新型控制技术
进一步探索和发展新型的控制技术，如磁场、超声波或激光等辅助结晶技术，可以更有效地控制多相合金的结晶过程。这些技术可以改变晶粒形核与长大的机制，提高组织性能和产品质量。
结晶过程的优化建议与展望
多相合金的应用案例与效果展示
06
铝合金具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
多相合金的结晶过程可以优化铝合金的强度、硬度、韧性等性能，提高其综合机械性能。
铝合金的包晶反应和偏晶反应可以控制合金的相组成和微观结构，进一步优化其力学性能。
应用案例一：高强度铝合金
耐磨耐蚀合金材料在化工、能源等领域得到广泛应用，要求具有高耐磨、高耐蚀等性能。
多相合金的结晶过程可以优化耐磨耐蚀合金材料的耐磨性和耐蚀性，提高其使用寿命。
耐磨耐蚀合金材料制造过程中，通过控制包晶反应和偏晶反应可以控制合金的相组成和微观结构，进一步提高其耐磨性和耐蚀性。
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2023
多相合金结晶包晶和偏晶
CATALOGUE
目录
多相合金概述多相合金的结晶过程多相合金的包晶反应多相合金的偏晶反应多相合金结晶过程的控制与优化多相合金的应用案例与效果展示
多相合金概述
01
定义与分类
多相合金是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的合金。
均相合金是指组成相在合金内部均匀分布，没有明显的相界面。
多相合金的结晶过程比单相合金更复杂，涉及到的物理化学现象更多样化。
包晶
包晶反应科技名词定义中文名称：包晶反应英文名称：peritectic reaction ，peritectic transformation定义：液相与一种或多种晶体相反应生成另一种晶体相的相变过程。
应用学科：材料科学技术（一级学科）；材料科学技术基础（二级学科）；材料科学基础（二级学科）；材料组织结构（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布包晶反应peritectic reaction:在结晶过程进行到一定温度后新产生的固相大多包围在已有的旧固相周围生成。
包晶反应对铸坯表面质量影响严重，笔者针对邯钢CSP 生产线的表面纵裂问题，利用实验和生产数据研究了冷却速率和硅、锰合金元素对Fe-C 合金的包晶反应和包晶点位置的影响。
研究结果表明：由于CSP 薄板坯冷却速率快，Fe-C 相图向左下方移动，包晶反应区域的碳含量为0．08%～0．20%；在钢中其它成分不变的条件下，硅含量增加，锰含量减少，包晶点处的碳含量提高。
因此，对于CSP 工艺生产的低碳钢，碳含量应控制在下限，而中碳钢的碳含量应控制在中上限。
含碳量为0.08%~0.17%的碳钢从液相冷却到1495℃时发生包晶反应，δFe(固体)+L(液体)→γFe(固体)，习惯上称含碳量在这一范围内的碳钢为包晶反应钢。
由于发生δFe+L→γFe 转变时，线收缩系数为9.8×10-5/℃，而未发生包晶反应的δFe 线收缩系数为2×10-5/℃。
因此包晶反应时线收缩量较大，坯壳与结晶器器壁容易形成气隙，气隙的过早形成会导致收缩不均和坯壳厚度不均，在薄弱处容易形成裂纹，容易发生漏钢事故和铸坯表面质量缺陷，是连铸生产中较难连铸的钢种之一。
包晶凝固
包晶反应和包晶相变在金属凝固中是比较常见的，在Fe-C基合金，Fe-Ni基合金，Cu-Sn合金，Cu-Zn等合金中，都能见到包晶反应和包晶相变。
包晶反应相图图为具有包晶反应的相图，这种相图是在Fe等合金中经常可以看到的相图。
Ⅰ的左侧只有单相图的α凝固，Ⅲ的右面为单相的β相凝固，在Ⅰ与Ⅱ之间，先是α相凝固．如果温度下降到包晶反应温度T p，已经凝固出的α相与液相发生反应．形成P点成分的β相；Ⅱ与Ⅲ之间的合金α相析出后，马上就与液相在包晶反应温度T p下进行包晶反应，形成β相，包晶反应完成后还残余一些液体。
典型的包晶反应相图如图2所示。
这是选择具有典型包晶凝固特征的w（Co）成分的合金作为研究对象，该合金首先析出α枝晶，在α枝晶的长大过程中，组元B在液相中富集，导致液相成分沿相图中的液相线变化。
当温度降至Tp时，则发生包晶反应Lp+α=β。
β相在α相表面发生异质形核，并很快沿表面生长，将α相包裹在中间。
进—步的包晶反应通过β相内的扩散进行。
组元B自β与L 界面向a与β界面扩散，导致α与β界面向α相—侧扩展，而组元A则自α与β界面向β与L界面扩散并导致该界面向液相扩展，最后完成包晶凝固反应。
图2由于固相扩散速度比较缓慢，利于α相的大量形核。
通常人们正是利用这一特点．进行细化晶粒的。
例如AI台金液中加入少量Ti，可以形成TiAl3。
当Ti的质量分数超过0.15％时，将发生包晶反应：TIAl3+L→α，包晶反应产物α为A1台金的主体相，它作为一个包层，包围着非均质核心。
由于包层对溶质元素扩散的屏障作用，使得包晶反应不易继续进行下去．也就是包晶反应产物α相不易继续长大，因而获得细小的晶粒组织.在近平衡凝固条件下，凝固结束后的β相中心往往住存在近平衡的α相。
但固相扩散系数较大的溶质组元，如钢中的碳元素，在包晶凝固时可以充分扩散。
具有包晶反应的碳素钢，初生δ相在冷却到奥氏体区后完全消失。
一、包晶反应：相图中包晶反应是α相与β相以及液相相互接触的条件下进行的，这中包晶反应是以两种方式进行的，即（1）在液体中β相形核、生长不与α相接触；（2）β相形核、生长与α相接触。
多相合金结晶包晶和偏晶ppt
多相合金的结晶研究已经取得了重要的进展，但仍存在许多挑战。
包晶和偏晶的形成与演化受多种因素的影响，如成分、温度、压力、晶体结构等。
对多相合金结晶过程中包晶和偏晶的研究有助于深入了解其性能和服役行为，为优化和控制多相合金的制备和使用提供了重要的理论基础。
包晶和偏晶是多相合金中常见的组织形态，对于其形成和演变的研究具有重要的实际意义。
优点
多相合金具有高强度、高韧性、耐腐蚀性和高温稳定性等优点，使其在工业应用中具有广泛的应用前景。例如，多相合金可以用于制造高性能的结构件和功能件，如桥梁、高层建筑、航空发动机等。
缺点
多相合金在工业应用中也存在一些缺点，如工艺复杂、成本高、组织控制难度大等。此外，多相合金在高温下容易发生成分偏析、相变和腐蚀等现象，需要采取相应的措施进行控制和改善。
固态合金结晶
固态合金在加热过程中，原子或离子重新排列形成新的有序结构，即再结晶。
合金结晶的基本原理
物质中呈现均匀性、连续性的部分称为相。
结晶过程中的相变
相
在一定的温度和压力条件下，物质中不同相之间发生的转变称为相变。
相变
在多相合金结晶过程中，不同组成相之间的转变需要通过相变来实现。
结晶过程中的相变
压力和搅拌对结晶过程和最终组织结构有很大影响。
偏晶反应
04
定义
偏晶反应是指两种或多种不同相（固溶体、化合物或金属间化合物）的固态相互转变，其中至少有一个相在转变过程中保持固态。
分类
根据相变过程中是否涉及固态相的扩散，偏晶反应可分为扩散性偏晶反应和非扩散性偏晶反应。
偏晶反应的定义和分类
机理
偏晶反应的机理主要涉及界面反应和扩散过程。在反应过程中，界面首先形成新相的核心，然后通过扩散机制扩展新相，直到完全取代原始相。
包晶反应及其结晶过程课件
、 +
PPT学习交流
包晶点成分的结晶过程
2
包晶点成分的结晶过程
室温组织为
PPT学习交流
3
• 成分在d~p之间的结晶过
程
• 成分在p~b之间的结晶过
程
• 室温组织 （ d~p之间）：
+Ⅱ+Ⅱ
• p~b之间：+Ⅱ
PPT学习交流
共析反应
4
共析反应
• 定义：一定成分的固相 在某一恒温下分解成两 个成分与结构均不同的 固相的反应
d c e
共析点：d
共析线: cde
PPT学习交具流 有共析反应的二元合金相图
5
具有共析反应的二元合金相图
共析点 共析线 简述结晶过程
P二PT元学习系交流各类恒温转变、反应类型和相图特征
6
二元系各类恒温转变、反应类型和相图特征
PPT学习交流
关合 系金
的 使 用 性 能 与 相 图 的
7
合金的使用性能与相图的关系
• 根据上述规律和热力学基本原理可以绘制一些二元相图或判 别二元相图的正确性
PPT学习交流
指出下列相图中的错误之处
10
指出下列相图中的错误之处
PPT学习交流
11
复杂相图分析
• 稳定中间相可把相图分成几个部分 • 根据标注的单相区，根据相接触原则填写空白相
区 • 利用典型成分分析合金的结晶过程和组织转变，
• 相区接触法则：两个单相区之间，必有一个由这两个相所组 成的两相区，两个单相区不能以一条线分开；两个两相区以 单相区或三相区（水平线）隔开。
• 二元相图中的三相平衡区必定是一条等温水平线，一般发生 恒温反应（自由度为零）。在这条水平线上，存在三个表示 各平衡相的成分点（即单相区与水平线的接触点），其中两 点位于水平线的两端。每条水平线上、下方必和三个两相区 连接
钛铝合金中的 包晶反应
钛铝合金中的包晶反应
钛铝合金中的包晶反应是指在钛铝合金中添加合适量的C、Si等
元素，使其与铝、钛等元素共同反应，形成强化相，包裹在钛铝基体中，从而提高合金的强度、硬度、抗热性等性能。
该反应的实质是在钛铝基体中添加一定量的非金属元素，通过化
学反应和扩散作用，使其与基体中的铝及少量的钛元素（或添加的TiC、TiB2等钛化合物）共同反应，形成包固溶体、包嵌群集和包碳化物等
几种包晶化物。
这些包晶化物具有较高的硬度和韧性，不仅可以提高
合金的强度和硬度，还可以提高其耐腐蚀性和抗热性。
包晶反应是一种重要的钛铝合金强化技术，对于提高合金的力学
性能和应用性能具有重要的意义。
它的优点是制备工艺简单、原材料
易得、成本低廉等。
但也存在一些问题，如包晶化物的尺寸和分布不
均匀、容易出现内部空洞等缺陷，需要进一步研究和改进。
《Zn-Cu合金高压凝固过程包晶反应与组织演变》范文
《Zn-Cu合金高压凝固过程包晶反应与组织演变》篇一摘要：本文重点探讨了Zn-Cu合金在高压凝固过程中的包晶反应及其对组织演变的影响。
通过实验观察和理论分析，揭示了合金在高压环境下相变行为及组织结构的转变规律，为合金性能的优化提供了理论依据。
一、引言Zn-Cu合金因其良好的物理和机械性能，在工业领域具有广泛的应用。
合金的凝固过程和相变行为对其最终的组织结构和性能起着决定性作用。
近年来，高压凝固技术因其能显著影响合金的相变动力学和微观结构而受到广泛关注。
本文旨在研究Zn-Cu 合金在高压凝固过程中的包晶反应及其对组织演变的影响。
二、实验材料与方法本实验采用不同成分比例的Zn-Cu合金作为研究对象，利用高压凝固设备进行实验。
通过金相显微镜、X射线衍射仪等手段，观察和分析合金的微观组织结构及相变行为。
三、包晶反应过程分析1. 包晶反应概述：包晶反应是合金凝固过程中一种特殊的相变行为，指在液相和固相之间发生的反应。
在Zn-Cu合金中，包晶反应涉及到固溶体和液相之间的相互作用。
2. 高压环境下的包晶反应：在高压环境下，合金的原子排列和扩散速度发生变化，导致包晶反应的动力学发生显著改变。
实验发现，高压环境下包晶反应的速度加快，有利于形成细小的晶粒。
四、组织演变分析1. 晶粒尺寸变化：随着压力的增加，Zn-Cu合金的晶粒尺寸明显减小。
这是由于高压环境下的原子扩散速度加快，促进了晶粒的细化。
2. 相组成与结构：高压凝固过程中，Zn-Cu合金的相组成和结构发生变化。
在较高的压力下，合金中容易出现新的相结构，如高密度位错、纳米级析出相等。
这些新相结构对合金的性能有重要影响。
五、结果与讨论1. 包晶反应对组织演变的影响：包晶反应过程中，液相和固相之间的相互作用导致合金的组织结构发生变化。
这种变化对合金的力学性能、耐腐蚀性等具有重要影响。
2. 高压环境下的组织演变规律：在高压环境下，Zn-Cu合金的组织演变呈现出明显的规律性。
共晶、包晶、共析
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
A
点的连线称固溶线。
相图中的CF、DG
B
线分别为 Sn在 Pb
中和 Pb在 Sn中的
固溶线。
实际二元相图往往比较复杂，可按下列步骤进行分析。 ⒈ 分清相图中包括哪些基本类型相图
⒉ 确定相区
⑴ 相区接触法则
相邻两个相区的相数差为1
⑵ 单相区的确定
① 液相线以上为液相区；
Fe- Fe3C相图
② 靠纯组元的封闭 区是以该组元为单 相固溶体区；
③相图中每一条水 平线必定与三个单 相区点接触。
一个二元共晶反应如下：
（1）WB =50%的合金完全凝固时初晶α与 共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体 中α相与β相的重量百分数； （2）若已知显微组织中β初晶与（α+β） 共晶各占一半，求该合金的成分。
根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图， 组元A的熔点为1000℃，组元B的熔点为 700℃，ωB=25%的合金在500℃结晶完毕， 并由73.33%的先共晶α相与26.67%的（α+ β） 共晶体组成； ωB=50%的合金在500℃结晶 完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的 （α+ β）共晶体组成，而此合金中的α相总
固溶体的溶解度随 温度降低而下降。
⑤ 共晶线：水平线CED叫做共晶线。 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
讲座-44-45包晶相图学习文档
由L/界面开始包围着 ，同 时向L、长大，且同时消耗完， 生成
T（℃） A
L 42.4%Ag
L＋
C
D
＋
E Pt
P
L＋
F
相： ＋ 组织： 包 ＋ II
B
Ag
2. CD段合金
T（℃） A
L
L
L→
L＋ →
E
Pt
ᅳ → II ᅳ → II
δ→＋L
2．合成型
（1）包析：
两固相合成一 个新固相
＋ Fe2B ᅳ →
（2）合晶： 两个互不溶液相共同生成一个固相 L1＋ L2 ᅳ →
三、有序无序转变
←→ ←→ ←→
四、同素异晶转变
←→ ←→
五、复杂二元相图特点总结
1. 恒温转变类
共晶转变 L
相： ＋ 组织： 初 ＋ 包＋ II ＋ II
L＋
P
C
D
L＋
B
＋
F Ag
与D点类似，但L相消耗 完时， 还有剩余
3. DP段合金
T（℃） A
L
L
L→
L＋ →
L＋
P
C
D
L＋
B
＋
L→
E
Pt
F Ag
相消耗完时， L还有剩余
ᅳ → II
由杠杆定律求出
三相区： 三相的成分是固定的，反应前后相的相对含量
由杠杆定律求出
2.
分
析
实
L
例
6.2.3二元相图-包晶及其他二元相图
2.平衡结晶过程及其组织
（1）含42.4%Ag的Pt-Ag合金
图 合金Ⅰ的平衡结晶过程
L 匀晶转变 L多 包晶转变 脱溶转变 II
（2）42.4%<Ag<66.8%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅱ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 L多 匀晶 脱溶 II
（3）10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅲ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 多 脱溶 II II
3.不平衡结晶及其组织
L36 9550 C L87 Cu
图 Cu-Pb相图
（4）共析转变的相图 由一个一定成分的固相,在 恒温下同时转变成另外两个 一定成分的固相的过程，称 为共析转变。
Ti 5900 C (Ti)
图 Fe-Ti相图
（5）包析转变的相图 由两个一定成分的固相，在 恒温下转变成另一个一定成 分的固相的过程，称为包析 转变。
• 由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散都必须通 过β相进行，而原子在固相中的扩散速度很慢，因此包晶 转变的速度也相当慢，所以在实际生产条件下，由于冷却 速度较快，原子不能进行充分扩散，因此包晶转变也不能 充分进行。
图 包晶反应时原子迁移示意图
异常α 相：导致包晶偏析〔包晶转变要经β 扩散。包晶偏析：因包晶 转变不能充分进行而导致的成分不均匀现象。〕
6.2.3 包晶相图
• １.相图分析 • 由一个液相与一个固相在
恒温下生成另一个固相的 转变称为包晶转变。 • 两组元在液态无限溶解， 在固态有限固溶，并且发 生包晶反应的相图，称为 包晶相图。
共晶反应是指在一定的温度下
共晶反应是指在一定的温度下，一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应.例如含碳量为2.11%--6.69%的铁碳合金，在1148℃的恒温下发生共晶反应，产物是奥氏体(固态)和渗碳体(固态)的机械混合物，称为“莱氏体”。
在合金相图上，发生这个反应在图上表现为一点，那个点就是共一种液相在恒温下同时结晶出两种不同成分和不同晶体结构的反应叫做共晶反应。
所生成的两种固相机械地混合在一起，形成有固定化学成分的基本组织，被统称为共晶体。
晶点。
包晶反应peritectic reaction:有些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的一定成分的（旧）固相与剩余液相(有确定成分)发生反应生成另一种（新）固相的恒温转变过程称为包晶反应（peritectic reaction）。
含碳量为0.08%~0.17%的碳钢从液相冷却到1495℃时发生包晶反包晶反应时线收缩量较大，坯壳与结晶器器壁容易形成气隙，气隙的过早形成会导致收缩不均和坯壳厚度不均，在薄弱处容易形成裂纹，容易发生漏钢事故和铸坯表面质量缺陷，是连铸生产中较难连铸的钢种之一。
应，δFe(固体)+L(液体)→γFe(固体)，习惯上称含碳量在这一范围内的碳钢为包晶反应钢。
共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相反应。
包析反应：二元系中出现的一种在恒温下发生的可逆相变—冷却时由两个固相相互作用其中一个固相包围着另一个固相形成一个新的成分确定的固相，加热时则反之。
再辉：熔融的金属或合金在凝固过程中，发生液相向固相的转变，这个过程伴随有放热，使得新相温度升高的现象。
如果新相的温度不够低的话，这一升温很有可能使其再度部分熔化…………准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。
准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性偏晶转变：某些合金冷却到一定温度时，由一定成分的液相L1分解为一定成分的固相和另一成分的液相L2,这种转变称为偏晶转变。
包晶反应方程举例
包晶反应方程举例
（最新版）
目录
1.包晶反应的概念
2.包晶反应的方程式
3.包晶反应的举例
4.包晶反应的应用
正文
1.包晶反应的概念
包晶反应，又称包络反应，是指在固态中，两种或多种物质相互作用生成一种新物质的反应过程。
这种反应通常发生在固态材料的制备和加工过程中，具有重要的实际意义。
2.包晶反应的方程式
包晶反应的方程式通常表示为：
A +
B → AB
其中，A 和 B 分别代表反应物，AB 代表生成的新物质。
3.包晶反应的举例
以钨丝和镍丝的包晶反应为例，当钨丝和镍丝在高温下相互接触时，会发生包晶反应，生成钨镍合金。
反应方程式如下：
W + Ni → WNi
4.包晶反应的应用
包晶反应在实际应用中具有广泛的应用价值。
例如，在金属材料制备、电子器件制造、化工催化剂制备等领域都有重要的应用。
通过包晶反应，
可以制备出具有优异性能的新材料，从而满足不同领域的应用需求。
此外，包晶反应在研究固态相变、固态反应动力学等方面也具有重要的理论意义。
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包晶反应：
由一个液相与一个固相在恒温下生成另一个固相的转变称为包晶转变。
两组元在液态无限溶解，在固态有限固溶，并且发生包晶反应的相图，称为包晶相图。
相图分析：
Pt-Ag 相图
点：
A 点：纯组元铂的熔点和凝固点，为1772℃
B 点：纯组元银的熔点和凝固点，为961.9℃
C 点：是包晶转变时，液相的平衡成分点。
D 点：是包晶点，具有该点成分的合金在恒温下发生包晶转变，，得到100%包晶产物。
另外，D 点也是Pt 在Ag 中的最大溶解度点。
P 点：是Ag 在Pt 中的最大溶解度点，也是包晶转变时相的平衡成分点。
E 点：是室温时Ag 在Pt 中的溶解度，F 点：是室温时Pt 在Ag 的溶解度。
线：
ACB 线为液相线，其中AC 线为冷却时L →的开始温度线，CB 线为冷却时L →的开始温度线。
β
α⇔+L
APDB 线为固相线，其中AP 线为冷却时L →的终止温度线，DB 线为冷却时L →的终止温度线。
CDP 线是包晶转变线，成分在C~P 之间的合金在恒温tD 下都发生包晶转变，形成单相固溶体，可用相律证明在三相平衡时f = 0，该线是水平线。
PE 线为Ag 在Pt 中的固溶度曲线，冷却时→II ，DF 线为Pt 在Ag 中的固溶度曲线，冷却时→II 。
相区：
单相区：有三个L 、、，在ACB 液相线以上为单相的液相区，在APE 线以左为单相的固溶体区（是Ag 在Pt 中的置换固溶体），在BDF 线右下方为单相的固溶体区（是Pt 在Ag 中的置换固溶体）。
两相区：有三个L+、L+、+，在ACPA 区为L+相区，在BCDB 区为L+相区，在EPDFE 区为+相区。
三相线：CDP 线为L++三相平衡共存线。
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金的平衡凝固：
由于包晶转变时，L 和α相中的A 、B 组元的扩散都必须通过β相进行，而II L L αββα+−−−→−−−−→−+−−−→−脱溶转变包晶转变多匀晶转变
原子在固相中的扩散速度很慢，因此包晶转变的速度也相当慢，所以在实际生产条件下，由于冷却速度较快，原子不能进行充分扩散，因此包晶转变也不能充分进行。
二元系各类恒温转变图型：。