机械工程材料-二元共晶相图
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T
500
400
A
300
200
M
E
B
N
100
0
G
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PbF
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
T/℃ A 300 L+ 19 183 t2 + t1
Wsn=50％的合金
L
T/℃ Ⅱ L L t1 α ( + )
327.5
§3-4 二元包晶相图 一、包晶相图分析
液相线
T/C
1772
固相线
A L+
P
1186
D
L C L+
66.3
固溶线
固溶线
961.9 B
10.5 42.4
+
F Ag%
包晶点 包晶线
Pt
E Pt-Ag合金相图
Ag
包晶反应：LC+ P D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
L
200
M
61.9 E
L t2 L t2( ' )
L
( +) + Ⅱ α
100
( +)
Ⅱ
+
Ⅱ+(
+)
Pb
10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
t/s
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
§4-3 二元共晶相图 共晶()
初生 Ⅱ
E
100
+
G
0
0
Pb
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
组织组成物——固体下的两相区标明组织名称
T
500
400
A
300
L L+
(+)
200
+ Ⅱ
0
M
E
L+N
B
100
+Ⅱ+(+)
20 30 40 50
+ Ⅱ+(+)
G
Sn 共晶线
共晶反应： L61.9(19 97.5)
§3-3 二元共晶相图
二、典型合金平衡结晶过程及室温平衡组织
（一）边际（端部）固溶体
L→
Sn=2%
§3-3 二元共晶相图
→
§3-3 二元共晶相图
500
(二）共晶合金
T/℃ L L M L+ 19 +
183℃
T/℃
G
70 80 90 100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
Pb
F
10
60
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
合金 相 四、相和组织的质量分数 （一）、相的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0
T
L
Pb F
0 10
A
M
E
?
70 80 90
N
+
20 30 40 50 60
100
B
G
2、共晶相图的一般特征
T /℃
T /℃
L L+A
L L+
L+B
L+
A+B
+
A
B%
B
A
B%
B
§3-3 二元共晶相图
Sn熔点
液相线 Pb熔点 T/C A 固相线
327.5
L 231.9 EL+ 61.9 + N 97.5 B 固溶线 固溶线
M
L+ 19
共晶点
F
Pb Sn%
A
M
E
N
+Ⅱ+(+)
30
(+)
100
B
40
50
60
70
80
100%
Ⅱ
61.9 c 19 2 100 % 61.9 2 100 2
WSn(%)
100 c 100 % 100 2
( )
c 19 100 % 61.9 19
匀晶相图复习
=(CL-C) /(CL-C)
1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 0
L a
C
20 40
L =(C-C )/(CL-C)
+ Lb
平衡结晶 非平衡结晶
CL
60 80 100
Ni
W (%) Cu
Cu
§3-3 二元共晶相图 §3-3 二元共晶相图
G
100
αⅡ
β＋ α Ⅱ＋（α＋β）
Pb
WSn(%)
Sn
t/s
§4-3 二元共晶相图 过共晶平衡组织（ 80% Sn 的Pb-Sn合 金）
Ⅱ 初生
共晶()
§3-3 二元共晶相图
三、相组成物与组织组成物
相组成物(只标明相的名称)
T
500
400
A
300
L L+
L+N
B
200
M
400
L ( +) ( +)
A
327.5
300
L( ) t1 t1' E
200
61.9
100
( +)
0
( ) L
t/s
Pb
0
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
共晶合金结晶过程分析
§3-3 二元共晶相图
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。
?
90
G
Sn
室温下组织的质量分数
§3-4 二元包晶相图 §3-4 二元包晶相图
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。
（Pb-Sn）共晶组织（层片状）
（Al-Si）共晶组织（针状）
共晶组织（点状Cu-Cu2O）
（Zn-MgZn）共晶组织
共晶组织（蛛网状）
（Cu-P）共晶组织（放射状）
§3-3 二元共晶相图
(三）亚共晶合金和过共晶合金 亚共晶合金：成分在M、E 之间的Pb-Sn合金。 过共晶合金: 成分在E 、N之间的Pb-Sn合金。
WSn(%)
Sn
100%
100 C 100 % 100 2
室温下相的质量分数
§3-3 二元共晶相图
合金
组织
（二）、组织的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0 0
T
L
+ Ⅱ
Pb
10 20 F c2 100 % 100 2
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金（合金I）
β＋αⅡ
室温组织：β＋αⅡ 室温相： β＋α
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金 平衡凝固过程示意图
§3-5其他常用的 二元合金相图 §3-5其他常用的 二元合金相图 一、二元共析相图 二、具有稳定金属间化合物的二元相图
§3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 §3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 一、合金的使用性能与相图的关系 二、合金的工艺性能与相图的关系（自学）
一、 二元共晶相图的分析
1、基本概念 共晶反应：合金在冷却到某一温度时，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，其反应式为：L。反应产物是两个固相 的混合物，称为共晶组织或共晶体。
二元共晶相图：两组元在液态下无限互溶，冷却 时发生共晶转变的二元合金相图。
§3-3 二元共晶相图
§3-3 二元共晶相图
500
Wsn=80％的合金
400
L Ш T/℃
L
( +)
T/℃
A
300
L
L+ E t1 L+
B
200
M +
t2 N
L t1 L L( ) t2 t2' L
( +)
( +)
Ⅱ
100
0 0
F
10 20 30 40 50 60 70 80 90
500
400
A
300
200
M
E
B
N
100
0
G
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PbF
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
T/℃ A 300 L+ 19 183 t2 + t1
Wsn=50％的合金
L
T/℃ Ⅱ L L t1 α ( + )
327.5
§3-4 二元包晶相图 一、包晶相图分析
液相线
T/C
1772
固相线
A L+
P
1186
D
L C L+
66.3
固溶线
固溶线
961.9 B
10.5 42.4
+
F Ag%
包晶点 包晶线
Pt
E Pt-Ag合金相图
Ag
包晶反应：LC+ P D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
L
200
M
61.9 E
L t2 L t2( ' )
L
( +) + Ⅱ α
100
( +)
Ⅱ
+
Ⅱ+(
+)
Pb
10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
t/s
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
§4-3 二元共晶相图 共晶()
初生 Ⅱ
E
100
+
G
0
0
Pb
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
组织组成物——固体下的两相区标明组织名称
T
500
400
A
300
L L+
(+)
200
+ Ⅱ
0
M
E
L+N
B
100
+Ⅱ+(+)
20 30 40 50
+ Ⅱ+(+)
G
Sn 共晶线
共晶反应： L61.9(19 97.5)
§3-3 二元共晶相图
二、典型合金平衡结晶过程及室温平衡组织
（一）边际（端部）固溶体
L→
Sn=2%
§3-3 二元共晶相图
→
§3-3 二元共晶相图
500
(二）共晶合金
T/℃ L L M L+ 19 +
183℃
T/℃
G
70 80 90 100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
Pb
F
10
60
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
合金 相 四、相和组织的质量分数 （一）、相的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0
T
L
Pb F
0 10
A
M
E
?
70 80 90
N
+
20 30 40 50 60
100
B
G
2、共晶相图的一般特征
T /℃
T /℃
L L+A
L L+
L+B
L+
A+B
+
A
B%
B
A
B%
B
§3-3 二元共晶相图
Sn熔点
液相线 Pb熔点 T/C A 固相线
327.5
L 231.9 EL+ 61.9 + N 97.5 B 固溶线 固溶线
M
L+ 19
共晶点
F
Pb Sn%
A
M
E
N
+Ⅱ+(+)
30
(+)
100
B
40
50
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100%
Ⅱ
61.9 c 19 2 100 % 61.9 2 100 2
WSn(%)
100 c 100 % 100 2
( )
c 19 100 % 61.9 19
匀晶相图复习
=(CL-C) /(CL-C)
1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 0
L a
C
20 40
L =(C-C )/(CL-C)
+ Lb
平衡结晶 非平衡结晶
CL
60 80 100
Ni
W (%) Cu
Cu
§3-3 二元共晶相图 §3-3 二元共晶相图
G
100
αⅡ
β＋ α Ⅱ＋（α＋β）
Pb
WSn(%)
Sn
t/s
§4-3 二元共晶相图 过共晶平衡组织（ 80% Sn 的Pb-Sn合 金）
Ⅱ 初生
共晶()
§3-3 二元共晶相图
三、相组成物与组织组成物
相组成物(只标明相的名称)
T
500
400
A
300
L L+
L+N
B
200
M
400
L ( +) ( +)
A
327.5
300
L( ) t1 t1' E
200
61.9
100
( +)
0
( ) L
t/s
Pb
0
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
共晶合金结晶过程分析
§3-3 二元共晶相图
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。
?
90
G
Sn
室温下组织的质量分数
§3-4 二元包晶相图 §3-4 二元包晶相图
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。
（Pb-Sn）共晶组织（层片状）
（Al-Si）共晶组织（针状）
共晶组织（点状Cu-Cu2O）
（Zn-MgZn）共晶组织
共晶组织（蛛网状）
（Cu-P）共晶组织（放射状）
§3-3 二元共晶相图
(三）亚共晶合金和过共晶合金 亚共晶合金：成分在M、E 之间的Pb-Sn合金。 过共晶合金: 成分在E 、N之间的Pb-Sn合金。
WSn(%)
Sn
100%
100 C 100 % 100 2
室温下相的质量分数
§3-3 二元共晶相图
合金
组织
（二）、组织的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0 0
T
L
+ Ⅱ
Pb
10 20 F c2 100 % 100 2
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金（合金I）
β＋αⅡ
室温组织：β＋αⅡ 室温相： β＋α
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金 平衡凝固过程示意图
§3-5其他常用的 二元合金相图 §3-5其他常用的 二元合金相图 一、二元共析相图 二、具有稳定金属间化合物的二元相图
§3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 §3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 一、合金的使用性能与相图的关系 二、合金的工艺性能与相图的关系（自学）
一、 二元共晶相图的分析
1、基本概念 共晶反应：合金在冷却到某一温度时，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，其反应式为：L。反应产物是两个固相 的混合物，称为共晶组织或共晶体。
二元共晶相图：两组元在液态下无限互溶，冷却 时发生共晶转变的二元合金相图。
§3-3 二元共晶相图
§3-3 二元共晶相图
500
Wsn=80％的合金
400
L Ш T/℃
L
( +)
T/℃
A
300
L
L+ E t1 L+
B
200
M +
t2 N
L t1 L L( ) t2 t2' L
( +)
( +)
Ⅱ
100
0 0
F
10 20 30 40 50 60 70 80 90