第三章3 共晶相图

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Ⅱ、相组成物：α和β含量分别为：
2N 97.5 30 W 100% 100% 86% MN 97.5 19 M2 30 19 W 100% 100% 14% MN 97.5 19
3、不平衡结晶及组织：
3.1伪共晶： 3.1.1伪共晶：非共晶成分的合金得到共晶组织， 此种共晶组织称为伪共晶。
§3-5 共晶相图及其合金的结晶
二元共晶相图是指两组元在液态时相 互无限互溶，在固态时相互有限互溶，发 生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。 如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Bi等合金。
1、相图分析
1.1相图中的点： a点：Ｐｂ的熔点；b点：Ｓｎ的熔点； d点：共晶点； 1.2相图中的线： •液相线：ad、bd线； •固相线：acdeb线； •cf线：Ｓｎ溶于Ｐｂ中的溶解度曲线； •eg线：Ｐｂ溶于Ｓｎ中的溶解度曲线； •cde线：共晶线； 1.3相图中的相区： •3个单相区：Ｌ相、固溶体α相、固溶体β相； α相：Ｓｎ溶于Ｐｂ中的固溶体； β相：Ｐｂ溶于Ｓｎ中的固溶体； •3个两相区：Ｌ＋ α ；Ｌ＋ β ；α＋ β； •1个三相区：Ｌ＋ α ＋β；
2、典型合金的平衡结晶及其组织：
2.1含锡量wSn≤19%（c点）的合金（合金Ⅰ）： 合金Ⅰ为：WSn=10%，它的结晶过程如图所 示；
名词： 二次结晶：由固溶体中析出另一个固相的过程， 也称为脱溶过程； 次生相：二次结晶析出的相称为次生相或二次相， 例如βⅡ； 次生相的析出部位：优先从α相的晶界析出，其 次是从晶粒内的缺陷部位析出，一般较为细小。
1.4共晶转变（共晶反应）：在一定的温度下，由一
定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的转 变过程，称为共晶转变。 •成分相当于E点的液相发生共晶转变，其反应式为
Ld c e
tE
其中，d点为共晶点；d点对应的温度为共晶温度； cde线：共晶线； 共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金；
②合金的组织组成物和相组成物，它们的相对含量 可以用杠杆定律计算。 例如：条件：WSn=30%的合金共晶转变结束后；
Ⅰ、组织组成物：α相和（α＋β）共晶组织：
2E 61.9 30 W 100 % 100 % 74.4% ME 61.9 19
2M 30 19 100 % 100 % 25.6% ME 61.9 19
2.4过共晶合金（合金Ⅳ）：
•其室温的平衡组织： β
先+ （α M+
β N）+ α
Ⅱ
白亮色卵形部分为 先共晶β 固溶体， 其余部分为共晶组 织。
小结： ①结晶后的显微组织：
•组织组成物：在显微组织中能清楚的区分开， 是组成显微组织的独立部分。在金相显微镜下观 察到的具有某种形貌或形态特征的组成部分。 •合金的相组成物：从相的本质看，组成合金的 基本相。合金中结构、成分和性能均匀一致并以 界面相互分开的组成部分。
室温组织为： α+βⅡ。
黑色基体为 α相，白色 颗粒为βⅡ， βⅡ分布在α 的晶界上， 或在α晶粒 内析出。
计算它们的相对含量：
4 g 100 10 w 90% fg 100
W βⅡ=1-W α=1-90%=10%
2.2共晶合金（合金Ⅱ）：含Sn量为wSn＝61.9％， 它的结晶过程如图所示；
ed 97.5 61.9 w c 100% 100% 45.4% ce 97.5 19 dc 61.9 19 w e 100% 100% 54.6% ce 97.5 19
2.3亚共晶合金（合金Ⅲ）
结晶过程：以含Sn量为WSn=50％的合金为例；
所以，亚共晶合金的室温组织为： α先+（αM+ βN）+ βⅡ
其中，黑色树 枝晶为先共晶 相α先，之中 的白色颗粒为 βⅡ，黑白相 间分布的是共 晶组织。
计算温度降到2点，未发生共晶反应时两相的相 对含量：
2d 61.9 50 w 100% 100% 27.8% cd 61.9 19 c2 50 19 wL 100% 100% 72.2% cd 61.9 19
共晶合金的平衡结晶的室温组织： α ＋β；
共晶合金的显微组织为α和β呈层片状交替分 布，其中黑色的为α相，白色的为β相。
共晶组织的形 状很多，按两 相的分布形态， 可分为：层片 状、棒状（条 状或纤维状）、 球状（短棒 状）、针片状、 螺旋状等，如 图所示。
αc和βe相的含量可用杠杆定律求出：
4、比重偏析和区域偏析 4.1比重偏析：是由先共晶相与熔液之间密度的差 别所引起的一种区域偏析。 4.2区域偏析:
例如：在实际的结晶条件 下，冷速较快，合金Ⅰ过 冷到t1时才开始结晶，同时 从液相中析出α＋β，形成 共晶组织； 图中的阴影区称为伪共晶 区；
3.1.2伪共晶区的形状有两类：
图中ａ）：随温度降低，伪共晶区对称扩大； 图中ｂ）：随温度降低，伪共晶区歪向一边；
3.2离异共晶：在先共晶相数量较多、共晶组织较 少的情况下，共晶组织中与先共晶相相同的那一 相依附于先共晶相生长，剩余的另一相单独存在 于晶界处，使共晶组织特征消失。这种两相分离 的共晶称为离异共晶。例如图中的合金Ⅰ；