共晶包晶相图

7.3.2共晶相图及其合 金的凝固
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1
7.3二元相图分析
1.匀晶相图和固溶体凝固
2.共晶相图及合金凝固
3.包晶相图及合金凝固
4.溶混间隙相图与调幅分解
5.二元合金相图分析实例
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2
匀晶相图复习
1.匀晶相变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程
特点：液固两组元无限互溶！ 2.固溶体平衡凝固三个过程：
2)共晶平衡结晶过程及室温平衡组织：
共晶温度以上：液态L61.9
共晶温度：共晶转变 L61.919 97.5
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---精品---
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Pb－Sn共晶相图
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WSn(%)
端部固--溶-精品-体-- 合金结晶过程分析
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2.共晶系合金的平衡凝固
1) 端部固溶体合金
t1温度以上： 液态 L10
t1~ t2温度： 液相中析出 ，L
t2~ t3温度： 固溶体 不变
t3温度以下： Ⅱ(脱溶转变)
室温组织： +Ⅱ
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合金Ⅰ的平衡结晶过程
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共晶相图
共晶合金的平衡凝固
共晶合金的非平衡凝固
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4
Pb－Sn共晶相图
共晶转变：LE ---精品--- →αM +βN
5
7.3.2 共晶相图及合金凝固
共晶相图的概念
组成共晶相图的两组元相互作用的特点： 1）液态下两组元能无限互溶， 2）固态下只能部分互溶(形成有限固溶体或
化合物)，甚至有时完全不溶，并具有共晶 转变
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6
7.3.2 共晶相图及合金凝固
所谓共晶转变
共晶转变：LE →αM +βN
所得到两固相的混合物称为共晶组织(体)。 具有共晶转变的相图称为共晶相图。
属于二元共晶相图的合金有：Pb－Sn、 Pb－Sb、Al－Si、Ag－Cu等。
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7
1.共晶相图
共晶合金在铸造工业中是非常重要的，
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两相相对量计算
两相的相对量计算：连接线+杠杆定律
ω()= 97.561.945.4%
97.519
ω()=
61.91954.6% 97.519
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19
α
β
（Pb-Sn）共-晶--精品组--- 织（层片状）
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共晶合金（ Ⅱ ）的平衡结晶的显微组织
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常见合金的共晶组织
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合金Ⅰ的平衡结晶过程
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15
400
T
327.5
A L
300
T/℃
Ⅰ
L+
200 M 19
183
61.9 E
t1
t1'
L +
( +)
100
+
+ L
0F
P0b 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
t/s
WSn(%) 共晶合金结晶过程分析 ---精品--16
短棒状或颗粒（Cu-CuO）
灰铁
层片状（Al-CuAl2,定向凝固）
棒状或条状 （Sb-MnSb，横截面）
针状（Z-L--1精0品2未---变质）
螺旋状（Zn-Mg）
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铝硅针状共晶组织
铅铋树枝状共晶组织
Cu-Cu3P放射状共晶组织
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铝钍螺旋状共晶组织
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3)亚共晶和过共晶平衡结晶过程
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Pb－Sn共晶相图
ω(+)
ω()
ω() 组织组成 ---精品--- ω() 相组成
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组织组成和相组成相对量计算
ω(+)= ω(L)= 5019 72%
组
61.919
织
ω()=
61.95028% 61.919
组 成
ω()= 97.55060.5% 97.519
ω()=
100
+
7点
7线
231.9 B 7相 L+ N 区
97.5
0
G
F 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
Pb
WSn(%)
Sn
Pb—S---精n品相--- 图
9
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10
2.共晶合金的平衡凝固及其组织
根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为四类：
①液相内扩散过程 ②固相的继续长大， ③固相内的扩散过程
3.固溶体非平衡凝固分析; (1) 固相、液相的平均成分线随冷却速度发生变
化，液相线的偏离程度＜固相线。 (2) 先结晶部分富含高熔点组元，后结晶部分富低
熔点组元。 (3) 非平衡凝固的终结T低于平衡凝固时的终止T。
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3
7.3.2 共晶相图和固溶体凝固
100
+
+ Ⅱ
+
0P0bF 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
WSn(%)
初+ Ⅱ
t/s
50% Sn的亚共晶合金的结晶过程分析
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25
3)亚共晶合金平衡结晶过程为：
t1温度以上： 液态 L50 t1~ t2温度：液相中析出 ，L t2温度时发生共晶反应：L61.9 19 97.5 t2温度以下：初 Ⅱ 室温组织：初 + Ⅱ + （+）共晶
T
500
400
A
300
200
M
E
B N
100
G
0
F 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
Pb
WSn(%)
Sn
---精品---
24
400
T
327.5
A L
300
L+
200 M
19 183
L
T/
Ⅱ
℃
t1 61.9
t2
E
t1 t2
t2'
L
L
+ （ +)共
1)端部固溶体合金 2)亚共晶合金 3)共晶合金 4)过共晶合金
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11
400
T
327.5
A L
T/℃
300 Ⅰ
L+
200 M 19
183
61.9 E
100
+
t1 t2
L L
t3
α+βⅡ
0F
P0b 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
t/s
①比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造操作 ②共晶合金比纯金属有更好的流动性，无枝晶形成，
从而改善铸造性能; ③恒温转变减少了铸造缺陷，例如偏聚和缩孔; ④共晶凝固可获得多种形态的显微组织，可能成为
优异性能的原位复合材料
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8
T
500
400
L
A 327.5
300
200
M L+
19
183
E 61.9
5019 39.5% 97.519
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相 组 成
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亚共晶合金的平衡结晶过程
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亚共晶组织(50% Sn 的Pb-Sn合金)
共晶()
Ⅱ
--0 A