实验二：二元合金组织观察

实验六：二元合金组织观察

一、实验目的

观察几种不同类型的二元合金显微组织，结合状态图分析讨论各类合金的组织特点

二、实验说明

1． Cu-Ni合金

铜和镍两组元在液态及

固态下都能无限互溶，

在L+α两相区，自由度

为1，结晶是在一个温度

区内进行的（图5所示）。

任一Cu-Ni合金由液态

极缓慢地冷却到室温

时，可得到均匀的单相

α固溶体，但在快速冷

却（生产条件）时，扩

散未能充分进行，使凝

固过程偏离平衡条件而

出

现枝晶偏析，显微组织呈树枝状组织，枝干为富Ni的α（高熔点组元先凝固），

枝间为富Cu的α（低熔点组元多）

2． Pb-Sn合金

Pb-Sn合金为液态下无

限溶解，固态下有

限互溶的共晶系（图6）。

当缓慢冷却时，合

金按照相图平衡凝固。

合金Ⅰ为共晶组织

（α+β），室温下全部

为层片交替的共晶体，

合金Ⅱ室温组织为β+

（α+β）。由于固溶体

溶解度的变化，从初晶

或共晶的

α会析出β，（α+β）共晶保持共晶的特征，经4%硝酸酒精浸蚀，黑色为α相，

白色为β

3． Sn-Sb合金

图7为Sn-Sb合金状态

图，从图中可知，

Sn-Sb在液态下完全互

溶，在固态下有

限互溶，具有如下两个

包晶反应：

其中β是金属化合物

SnSb，冷却到325～

320℃间转变为有序相

β′；α是

Sb在Sn中的固溶体；γ是Sn在Sb中的固溶体。

合金Ⅰ，室温显微组织为α固溶体的基体上分布由β′相，有时能看到β′呈枝晶状（达不到平衡条件所至）且在其上观察到αⅡ。

合金Ⅱ，冷却时首先析出γ固溶体，到425℃进行包晶反应，生成β相（包晶），反应结束仍有过剩液相，随后冷却过程，液相不断结晶成β，一直到结晶完毕，继续冷却β转变为β′。若是平衡条件下最后得到均匀的单相组织β′。但在包晶转变过程中，扩散极为困难，达不到平衡条件，所以当试样经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，往往能看到白色的外包着灰色的β（富Sb）而基体为L转变成的β（暗黑色，富Sn）。三、实验材料及设备

1．典型试样（见下表）

2．金相显微镜

四、实验步骤及内容

1．熟悉匀晶、共晶、包晶三类相图

2．结合相图对已制好的典型试样进行观察

3．绘制典型合金的组织示意图

五、实验报告要求

1．绘制六种典型合金的组织示意图，用箭头标明示意图中所示的组织，并注明处理状态、腐蚀剂和放大倍数。

2．根据观察到的组织分析平衡凝固与非平衡凝固室温组织的特征。