二元相图的基本类型与分析

§4-2二元相图的基本类型与分析

一、匀晶相图

匀晶相图：组元在液态、固态均能无限互溶所形成的相图。

例如：Cu-Ni Fe-Cr W-Mo相图。

1、点、线、区的意义

2、合金K的结晶过程

1点以上, 合金为液相L。

1-2之间, 合金发生匀晶反应:L→α,

2点以下, 合金全部结晶为α固溶体

最终室温组织：单相 固溶体。

3、枝晶偏析

固溶体结晶时如果冷却较快, 原子

扩散不能充分进行。先结晶的树枝晶轴

含高熔点组元较多, 后结晶的树枝晶枝

干含低熔点组元较多。结果造成在一个

晶粒内化学成分的分布不均。这种现象称为枝晶偏析。枝晶偏析对材料的机械性能、抗腐蚀性能、工

艺性能都不利。生产上为了消除其影响，常把合金加热到高温

(低于固相线100℃左右), 并进行长时间保温, 使原子充分扩散,

获得成分均匀的固溶体, 这种处理称为扩散退火。

二、共晶相图

共晶相图：两组元在液态下无限溶解，在固态下不能无限溶解，并有共晶转变的相图。

例如：Al-Si Al-Sn Pb-Bi等

相图分析：

相：

α相：Sn溶于Pb中的有限固溶体。

β相：Pb溶于Sn中的有限固溶体。

主要点、线的含义：

d点：共晶点

cde水平线:共晶反应线

cf线:Sn在Pb中的溶解度线(或α相的固溶线)。合金从高温冷却时,碰到此线，从α相中析出β相。从固态α

相中析出的β相称为β

。

II

eg线: Pb在Sn中溶解度线(或β相的固溶线)。合金从高温冷

相。

却时,碰到此线,从β中析出α

II

1、平衡结晶过程

①成分在fc’之间的合金I的平衡结晶过程

1点以上：合金为液相L

1-2之间：合金发生匀晶反应: L →α,

2-3之间：合金全部结晶为α固溶体

3点以下：由于Sn 在α中的溶解度沿

cf 线降低, 从α中析出βII

合金室温组织： α+βII

②成分为e 点的合金II 的平衡结晶过程

合金冷却到1点温度（T d ）：

共晶反应：

一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应。 共晶反应条件（d 点的含义）：

温度T d = 183℃ 共晶温度

液体成分Sn ﹪ = 61.9﹪ 共晶成分

共晶反应产物：（αc + βe ）为共晶体；是两相混合物。

共晶相图的普遍规律：凡是共晶成分的液态合金，冷却到共晶温

度时，必然出现共晶反应，形成共晶体。

成分在ce 之间的合金平衡结晶时都会发生共晶反应。

T d 温度以下：从α中析出βII ,从β中

析出αII 。由于βII 和αII

同β和α相连在一起,

共晶体的形态和成分不

发生变化。

合金室温组织：（α+β）共晶体

③成分在c ’d’之间的合金III 的平衡结晶过程

1点以上：合金为液相L

1-2之间：合金发生匀晶反应:L→α,

α的成分沿ac线变化,L成分沿

ad线变化，α逐渐增多,L逐渐

减少。

当刚冷却到2点时,合金由α

C

相和L d组成，

发生共晶反应：

α相不变化。共晶反应结束时, 合金组织为

α+ (α+β)。

2点以下：从α中析出β

II

,

合金室温组织：α+β

II

+ （α+β）

④成分在d’e’之间的合金IV的平衡结晶过程

合金室温组织：β+α

II

+ （α+β）

2、相图表达为组织图

f～g 之间的合金

室温的相：α、β

室温的组织：α+β

II ；α+β

II

+（α+β）；（α+β）；

β+αII+（β+α）；β+αII。

为了反映合金在室温时的组织情况，把相图转换为组织图。组织中各个不同形态的组成部分叫做组织组成物

Pb-Sn合金组织图

3、利用杠杆定律计算共晶体的相对量

且（α+β）在冷却中保持不变∵

∴（α+β）％（室温）= L d％(T d)

三、包晶相图

包晶相图：两组元在液态下无限溶解，在固态下不能无限溶解，并有包晶转变的相图。

例如：Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合金具有包晶相图

1、相图分析：

相：Ag溶于Pt中的有限固溶体α相;

Pt溶于Ag中的有限固溶体β相

主要点、线的含义：

e点：包晶点

e点含义: e点成分的合金冷却到 e点所对应的温度(包晶

温度)时发生包晶反应：

包晶相图的普遍规律：d点成分的L与c点成分的α，在包晶温度时，必然出现包晶反应，形成βe。

ced水平线: 包晶反应线

成分在cd之间的合金平衡结晶时都会发生包共晶反应

cf线：Ag在α中的溶解度线

eg线：Pt在β中的溶解度线

2、平衡结晶过程

合金1的平衡结晶过程:

1-2之间: L→α

α相成分沿 ac线变化, L相成分沿ad 线变化。冷到

2点温度时由αc 相L d相组成。发生包晶反应：

2点以下：从β中析出α

II

室温组织为：β+α

II