第四章第二节第三节详解

6
(2)非对称型共晶共生区 当组成共晶的两个组元熔点相差较大，两条液相线不对称，共晶 点通常靠近低熔点组元一侧。共晶两相的性质相差很大，高熔点 相往往易于析出、且其生长速度也较快。为了满足共生生长所需 要的基本条件，就需要合金液在含有更多高熔点组元成分的条件 下进行共晶转变。因此其共晶区失去了对称性，而往往偏向于高 熔点组元一侧；两相性质差别愈大，则偏离愈严重。这种类型称 为非对称共晶共生区。
8
2. 离异生长与离异共晶 共晶成分的剩余液体也可能不采取共生生长的方式结晶，而是 两相各自独立生长，所得的组织中没有共生共晶的特征。这种 两相不是以共同的界面生长的方式称为离异生长，所得的组织 称为离异共晶。
几种常见离异共晶的形态 9
离异共晶的产生有以下几种情况： (1) 当合金成分偏离共晶很远，初生相长得很大，共晶转变时残 留液体很少，类似薄膜状分布于枝晶间，共晶转变时一相就在初 生相枝晶上继续长出，而把另一相单独留在枝晶间（如图a）。 (2) 合金偏离共晶成分，初生相长得较大，而另一相又难于析出 时，如果此相不能以先析出相为衬底进行生核，或冷却速度很大 而析出受阻时，初生相便继续长大而把另一相留在分枝间(图b)。 (3) 当初生相上能形成完整的“晕圈”时。初生相上形成另一相 “晕圈”的情况有两种：
但在近平衡凝固条件下，即使非共晶成 分的合金，从热力学考虑，当其较快地 冷却到两条液相线的延长线所包围的影 线区域时，液相内两相组元达到过饱和， 两相具备了同时析出的条件，但一般总 是某一相先析出、然后再在其表面上析 出另一个相，于是便开始两相的竞相析 出的共晶凝固过程．最后获得100％的共 晶组织。称这样的非共晶成分而获得的 共晶组织为伪共晶组织，影线区域称为 共晶共生区。
5
(1)对称型共晶共生区 当组成共晶的两个组元熔点相近，两条液相线形状彼此对称,共 晶两相性质相近，两相在共晶成分附近析出能力相当，因而易于 形成彼此依附的双相核心；同时两相在共晶成分附近的扩散能力 也接近，因而也易于保持两相等速的协同生长。因此其共生区以 共晶成分CE为对称轴，而成为对称型共晶共生区。非小平面一非 小平面共晶合金的共生区属此类型。
结晶条件有关。
3
在众多的复杂因素中，共晶两相生长中的固-液界面结构在很大程 度上决定着其微观形态的基本特征。根据界面结构的不同，可将 共晶合金分为两大类。
(1) 非小平面一非小平面合金。该类合金在结晶过程中，共晶两相 均具有非小平面生长的粗糙界面。由于粗糙界面的连续生长是 金属状态物质结晶的基本特点，又称金属－金属(金属间化合 物)共晶合金。组成相的形态为规则的棒状或层片状(规则共晶 合金)。Sb-Pb，Ag-Cu，Al-Al3Cu
10
一种是在两相性质差别较大的非小平面小平面中易出现。高熔点的非金属领先相， 其固液界面是各向异性的。慢生长面被包围， 快生长面可突破晕圈与熔体接触，形成不完 整晕圈。两相仍能组成共同界面共生生长。 如灰铸铁中的石墨和奥氏体共晶。
另一种是先析出相表面都能作为第二相生 核的良好衬底，因而在共晶转变时，先析出 相周围另一组元的富集，使另一相很快在析 出相的表面生核并侧向生长成完整的壳。这 时第二相的壳完全把先析出相与液体隔离， 两相与液体间没有共同的生长界面，只有一 相与液体接触，所以先析出相的生长只能依 靠原子通过壳的扩散，其典型例子是球墨铸 铁的共晶转变。
层片间距：
A
R
1 2
13
Baidu Nhomakorabea
2. 棒状共晶 规则共晶除层片状共晶外，另一类是棒状共晶。在该组织中一个 组成相以棒状或纤维状形态沿着生长方向规则地分布在另一相约 连续基体中。
共晶体是层片状还是棒状，影响因素： (1) 共晶中两相体积分数 (2) 第三组元的影响
14
(1) 共晶中两相体积分数的影响
11
三．规则共晶凝固 1. 层片状共晶生长 在液相中析出呈球状的α领先相，即α相为共晶核心。由于两相 性质的相近，β相以α相为衬底依附其侧面析出长大。 β相的析出 又促进α相依附β相侧面长大，如此交替搭桥式地长成如散射状 球形共晶。
12
片状共晶组织的重要参数是共晶间距，或 α 相和β相的片间距，为研究共晶间距需要建 立共晶生长模型，共晶生长的经典模型是 Jackson-Hunt模型。
7
实际上共晶共生区取决于液相温度梯度、初生相和共晶的长大 速度与温度的关系，如图所示，阴影部分为温度梯度GL>0，呈 铁钻式的对称型金属一金属共晶共生区。可以看出，当晶体长 大速度较小时(阴影区的上部)，此时为单向凝固的情况，可以获 得平界面的共晶组织。随着长大速度或过冷度的增加，共晶组 织将变为胞状、树枝状，最后成为粒状(等轴晶)。
一．共晶组织的特点和共晶合金的分类
共晶结晶形成的两相混合物，具有多种多样的组织形态。
宏观形态——平面生长、胞状生长、枝晶生长
柱状晶(共晶群体 eutectic colony)、等轴晶(共晶
团 eutectic cell)
微观形态——共晶体内两相析出物的形状与分布，与组成相的
结晶特性、它们在结晶过程中的作用以及具体的
第四章 单相合金与多相合金的凝固
1
第二节 共晶合金的结晶
共晶合金可以由两个纯组元(A-B)构成，也可以由一个纯组元和 一个化合物(A-AmBn)或两个化合物构成。
2
共晶合金的特点是液态无限互溶，固态局部互溶(有时固溶度 非常小)；溶质元素在另一个相中的分配系数k＜1；共晶点大多 偏向低熔点组元一边；在共晶转变时，从液体中同时析出两个 固相，对成分偏离共晶成分的合金，则出现初生相。
(2)非小平面一小平面合金。该 类合金在结晶过程中，一个 相的固液界面为非小平面的 粗糙界面，另一相则为小平 面生长的平整界面。故又称 金属－非金属共晶合金。FeC, Al-Si
4
二．共晶合金的结晶方式
1.共晶合金的共生生长
共晶成分的合金结晶时，两相趋向同时析出，但总是有先有后，通常先析出 一个相，再在其表面析出另一相，形成共同的生长界面，然后共同生长。共 同生长的界面称为共生界面。形成共生界面的过程，是共晶合金的生核过程。 两相共同生长称为共生生长。