匀晶共晶包晶

二．匀晶相图
两组元在液态时无限互溶 ，固态时也无限互溶，结晶所构 成的相图称为二元匀晶相图。
T,C 1500 1400 1300 1200 1100 1083 1000
L
1455 L+

Ni
Cu
20
40
60 Ni%
80
100
液相线之上为液相区，用L表示
液相线与固相线之间是液、固两相，用L+ α
T,C
183
+ 1、相图分析 恒温 （1）共晶点 d点－－ Pb α相＋β相 Sn （2）共晶线 cde线－－ Ld→αc+ Βe (3)固溶体脱溶线 α固溶体或β固溶体随着温度的下降，溶解度 也不断的下降。 图中cf线表达了α固溶体脱溶的变化规律，eg 线表达了β固溶体的变化规律。 cf、eg线称为固溶体脱溶线。
L+
L
L+

Sn
固溶线 固溶线
+
Sn%
共晶转变分析
T,C

Pb
L+
c
L
d
L+
e

共晶反应线 表示从c点到e点 范围的合金，在 该温度上都要发 生不同程度上的 共晶反应。
+
Ld c
f
+
共晶点 表示d点成分的合 Sn 金冷却到此温度 g 上发生完全的共 e 晶转变。
平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。
简化的Fe - Fe3C 相图
T° A
匀晶相图 L+A
L
1148℃
C
共晶相图
D
L+ Fe3CⅠ F Ld+Fe3CⅠ 727℃ K Ld’+Fe3CⅠ 6.69%C Fe3C
A 912℃ G 共析相图
E A+ Fe3CⅡ
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ ( P+Fe3C ) 4.3%C
单相固溶体合金 ，变形抗力小，变形 均匀，不易开裂。
本章作业：
1 晶体与非晶体的主要区别是什么？
2
3 什么叫过冷度？影响过冷度的主要因素是什么？
?
4晶粒大小对材料的力学性能有何影响？如何细化晶粒？
5金属化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？
6试以纯铁为利说明金属的同素异构转变？ 7 何谓F、A、渗碳体、P和Ld？他们在结构、性能、组织形态 和性能上各有何特点？ 8二元合金相图表达了合金的什么关系?
S A+F F P ( F+ Fe3C )
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
0.0218%C 0.77%C Fe
2.11%C
一、二元合金相图的建立（以铜镍合金为例） 1、配制一系列不同成分的铜镍合金 2、用热分析法测出各成分的合金冷却曲线。
3、曲线特点：
（1）A、B两点是纯铜、纯 镍都有一个平台，结晶 在恒温下进行（一个临 界点） （2）中间的四条曲线都有 两个转折点结晶是在一 个温度区间进行（两个 临界点）。 （3）将各临界点描绘在温 度－成分坐标系中得到 图（b）。

L+
c
L
d
L+
e
T,C
183

L+
c
L
d
L+
eBaidu Nhomakorabea

+
Pb
f g
Sn
α固溶体脱溶产物是β相，称为二次β相（β1） β固溶体脱溶产物是α相，称为二次α相（α1）
共 晶 反 应 要 点
• • • •
共晶转变在恒温下进行。 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。 存在一个确定的共晶点。 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。 T,C
+
Pb
( + )
Sn X2
( + ) 冷却曲线 t
X3合金结晶过程分析 （亚共晶合金）
T,C
T,C
183

L+
c
L
d
1
L L+
L+(+ )+
L+
e

2
(+ )+
+
Pb X3
(+ )+ + Ⅱ
Sn
t
标注了组织组成物的相图
四．包晶相图
两组元组成的合 金系，在液态无限互 溶、在固态有限互溶 ，并发生包晶反应时 ，则形成包晶相图。 图为包晶相图。 Fe-Fe3C系，Cu-Zn系 ，Fe-Mn系，Fe-Ni系 等都有包晶反应，相 图中都包含有包晶部 分 有一个三相共存的水平线dec。在该线上进行包晶反应。
1)、 当合金形成单相固 溶体时：
合金的性能与组成 元素的性质、溶质元 素的溶入量有关。
2)、当合金形 成复相混合物 时， 力学性能主要 取决于其组织 的细密程度：
2.
合金的工艺性能与相图的关系
● 铸造性能
液固相线距离愈 小，结晶温度范围愈 小（如接近共晶成分 的合金），则流动性 好，不易形成分散缩 孔。 ● 锻造、轧制性能
T,C 1500 1400 c 1300 1200d 1100 1000 1083 L a L+ b 1455
T,C
L
L

匀晶转变 L
L

Ni

100
Cu
20 40 60 Ni% 80
冷却曲线
t
匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点， 而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。
注：在结晶过程中， 合金处于L+α区时， 液相成分随液相线变 化，固相成分随固相 线变化。 例：K点成分的合金 从高温液态缓慢冷却 至3点时，其液相部 分具有3/点的成分， 而固相部分具有3// 点的成分。液相与固 相的平均成分才是K 点的成分。
183

f
L+
c
L
d
L+
e

+
Pb g Sn
L
X1合金结晶过程分析
T,C T,C

L
1 2
183

3
L+
c
L
d
L+
L
L+
e
+ Ⅱ
Sn
+
g
Ⅱ
{
Pb
f 4
X1
冷却曲线 t
X1合金结晶特点
L

T,C L
1.没有共晶反应过程， 而是经过匀晶反应形成 单相固相。
包晶转变：
T,C
L d + c e
T,C
L

Pt
L+
e
L
d L+
c
L+ L+
+
f
Ag%

g
Ag
+ Ⅱ t
铂-银合金包晶相图
4、具有共析反应的相图
自某种均匀一致 的固相中同时析出 两种化学成分和晶 格结构完全不同的 新固相的转变过程 称为共析反应。
共析体：共析反应的 产物称为共析体。 共析组：织共析体的 显微组织称为共析组 织。
固相线下方为固相区，用α表示
A点为铜的熔点 B点为镍的熔点
液相线
铜-镍合金匀晶相图
液相区
T,C 1500 1400 1300 1200 1100 1083 1000 纯铜 熔点
L
1455 L+
纯镍 熔点

100
固相线
Ni
Cu
固相区 20 40 60 Ni% 80
液固两相区
2、匀晶合金的结晶过程分析
三．共晶相图
二元共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态 时有限互溶，并发生共晶反应所构成的相图称为二 元共晶相图。 共晶反应：是指冷却时由液相同时结晶出两个固相 的复合混合物的反应。 共晶体：共晶反应的产物是共晶体。
共晶组织：共晶体的显微组织是共晶组织。
液相线
铅-锡合金共晶相图
T,C
固相线

Pb
何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点
共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出 成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。 包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外 一种固相的反应过程。 共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解 成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。 共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成 分的相，都处于三相平衡状态。 不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共 析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是 一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。 两组元在液态时无限互溶，固态时也无限互溶，结晶所构成的相 图称为二元匀晶相图。
学习情境二
• 任务一 • • • • • 任务二 • • • 任务三
单元二
金属的晶体结构与结晶
金属的晶体结构 1 金属的晶体结构 2 金属的实际晶体结构 3 纯金属的结晶 4 金属的同素异构转变 铁碳合金状态图 1 二元合金相图 2、铁碳相图 金属的塑性变形与再结晶
二元合金相图
相图：指表达处于复相平衡状态下的物系中， 诸相区的温度、压力、成分的极限图解。 相图（平衡图、状态图）
共析反应前的母相不是液相， 而是在高温下经过匀晶或包晶 反应形成的某种固相。
共析相图
T,C
共析转变：
( + ) 共析体
L
L+


A
+
c
+
d
e
+

B
五 相图与性能的关系
1. 合金的使用性能与 相图的关系
● 固溶体中溶质浓度↑
→ 强度、硬度↑ ● 组织组成物的形态对 强度影响很大。组织越 细密，强度越高。
2.要经过脱溶反应， 室温 组织组成物为 + Ⅱ
L
L+
+ Ⅱ 冷却曲线 t
Ⅱ
组织组成物
组织中，由一定的相 构成的，具有一定形 态特征的组成部分。
L
X2合金结晶过程分析 （共晶合金）
T,C
T,C L
( + )
L
183

L+
c
L
d
L+
e

L(+ ) 共晶体