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1、5.3二元共晶相图,共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。 共晶相图：具有共晶转变特征的相图。（液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。) 共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物） 。,共晶的特殊性,比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造操作 共晶合金比纯金属有更好的流动性，凝固过程中防止了阻碍液体流动的枝晶形成从而改善铸造性能 恒温转变，减少了铸造缺陷，如偏聚和缩孔； 共晶凝固可获得多种形态的显微组织,三、共晶相图,Pb,Sn,Sn%,T,C,液相线,L,固相线, + ,L + ,L + ,固溶线,固溶线,1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶
2、合金成分分界点）等。 2）线：液相线、固相线；溶解度曲线；共晶线等。 3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。,1.相图分析（相图三要素）,共晶线,2.共晶转变分析,Pb,Sn,T,C,L, + ,L + ,L + ,共晶反应线 表示从M点到N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。,M,N,共晶点 表示E点成分的合金冷却到此温度上发生完全的共晶转变。,E,LE M + N,无论从何处开始, 体系点达到共晶线 液相组成达到E点,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。在该点凝固温度最低。 成分在共晶线范围的合金
3、都要经历共晶转变。,Pb,Sn,T,C,L, + ,L + ,L + ,M,N,E,3 合金的平衡结晶及其组织 （以Pb-Sn相图为例） （1）WSn2的合金 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。,(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,含Sn量小于2%时称为单相固溶体合金,(2)X1合金结晶过程分析（ 2 Wsn1 ）,M,N,f,g,X1,T,C,t,L,L,L,L+ ,冷却曲线, + ,1,2
4、,3,4,当温度降至3点以下，呈过饱和状态的 相中将不断析出富Sn的 相，这种析出过程称为脱溶过程，析出相称为次生相或二次相，用II 表示，以区别于由液相中直接凝固出的初生 相,举例,利用杠杆定律可以算出wSn = 10%的合金中 和 II 相的相对量。如取室温时 相及相的固溶度分别为图中的f点及g点，则有：,(3)X2合金结晶过程分析 （共晶合金）,X2,T,C,t,L,(+ ),L,L,L(+ ) 共晶体,冷却曲线,(+ ),(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a tra
5、demark used herein under license.,(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,Te温度时，成分为m的 相和成分为n的 相的相对量可由杠杆定律算出：,温度继续降低时，共晶组织中的 相及 相将分别析出次生相II和II，由于此种次生相常依附于同类相上形核、长大，在显微镜下难以区分，故一般不予考虑。,(4)X3合金结晶过程分析 （亚共晶合金）,X3,T,C,t,L,L+ ,(+ )
6、+ + ,1,2,(+ )+ ,(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.,(4)X4合金结晶过程分析 （过共晶合金）,X3,T,C,t,L,L+ b,(+ )+ + a ,1,2,(+ )+ ,Pb,Sn,T,C,L, + ,L + ,L + ,183,M,N,E,标注了组织组成物的相图,M,E,N,组织组成物与组织图 一般将显微组织中能清晰分辨的独立组成部分，称为组织组成物。组织组成物可以是单相（如相、
7、II相），也可以是多相（如共晶组织+）。 上述组织是由 相和 相组成的，故称、 相为相组成物组织图：用组织组成物填写的相图。 组织组成物相对量的计算：杠杆定律。,如室温时wSn = 35%的PbSn亚共晶合金的组织组成物和相组成物的相对量分别为多少？,15,3 非平衡凝固及其组织 （伪共晶和离异共晶） （1）伪共晶 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。 形成原因：不平衡结晶；成分位于共晶点附近。 由非共晶成分的合金得到的完全共晶组织。 共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。（伪共晶区偏移）,伪共晶区的形状 两组元有相近熔点时，出现对称型伪共晶区；两组元熔点相差较大时，共晶点通常偏向低
8、熔点组元一方，而伪共晶区则偏向高熔点组元一方。,伪共晶,由于共晶组织中两组成相的成分与液相不同，它们的形核和生长都需要两组元的扩散，而以低熔点组元为基的组成相与液相的成分相差较小，则通过扩散而达到该组成相的成分就较为容易，其凝固速度较大。因此，当共晶点偏向低熔点组元时，为了满足两组成相形成对扩散的要求，伪共晶区的位置必须偏向高熔点组元一侧。,17,伪共晶,共晶成分的Al-Si合金，由于伪共晶区偏向右边（Si侧），使其在不平衡凝固后得到初+（Si）的亚共晶组织（因为共晶成分的液相过冷后其表象点a，没有落入伪共晶区，则先凝固出相，使液相成分移到b点，才能发生共晶转变，这就相当于共晶点向右移动，共晶合金变成了亚共晶合金），同样，过共晶成分的合金在不平衡凝固后，也可能得到亚共晶或共晶组织,18,第三节 二元共晶相图及合金凝固,离异共晶 离异共晶：两相分离的共晶组织。 形成原因 平衡条件下，成分位于共晶线上两端点附近。 不平衡条件下，成分位于共晶线外两端点附近 消除：扩散退火。,2h,19,第三节 二元共晶相图及合金凝固,4 共晶组织的形成 （2）共晶体的形态,