材料的凝固与相图课件.ppt

1、第一节第一节 纯金属的结晶纯金属的结晶第二节第二节 合金的结晶合金的结晶第三节第三节 铁碳合金相图铁碳合金相图第四节第四节 铸锭铸锭(件件)组织与缺陷组织与缺陷水晶l物质由液态转变为固态的过程称为物质由液态转变为固态的过程称为凝固凝固。l物质由液态转变为晶态的过程称为物质由液态转变为晶态的过程称为结晶结晶。l物质由一个相转变为另一个相的过程称为物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变相变。因而因而结晶过程是相变过程。结晶过程是相变过程。凝固凝固结晶结晶非晶体非晶体晶体晶体液体液体水水结晶结晶 =相变相变 冰冰l一一.冷却曲线与过冷度冷却曲线与过冷度l二二.结晶的一般过程结晶的一般过程l三三.同

2、素异构转变同素异构转变l一、冷却曲线与过冷一、冷却曲线与过冷l1、冷却曲线、冷却曲线l金属结晶时温度与时间的关金属结晶时温度与时间的关系曲线称系曲线称冷却曲线。冷却曲线。曲线上曲线上水平阶段所对应的温度称水平阶段所对应的温度称实实际结晶温度际结晶温度T1。l曲线上水平阶段是由于结晶曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的时放出结晶潜热引起的。纯金属的冷却曲线纯金属的冷却曲线l2、过冷与过冷度、过冷与过冷度l纯金属都有一个纯金属都有一个理论结晶温度理论结晶温度T0(熔点熔点或或平衡结平衡结晶温度晶温度Tm)。在该温度下。在该温度下,液体和晶体处于液体和晶体处于动平衡动平衡状态状态。l结晶只有

3、在结晶只有在T0以下的实际结晶温度下才能进行。以下的实际结晶温度下才能进行。纯金属的纯金属的冷却曲线冷却曲线T0T1T液体和晶体自由能随温度变化液体和晶体自由能随温度变化l液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷过冷。l理论结晶温度与实际结晶温度的差理论结晶温度与实际结晶温度的差 T称称过冷度过冷度 T=T0 T1 l过冷度大小与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度大小与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。过冷度越大。l1、结晶的基本过程、结晶的基本过程（1）结晶由晶核的形成）结晶由晶核的形成（2）晶核的长大）晶核的长大l液态金属中存在着原子排

4、列规则的小原子团，它液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为们时聚时散，称为晶胚晶胚。l在在T0以下以下,经一段时间后经一段时间后(即孕育期即孕育期),一些大尺寸一些大尺寸的晶坯将会长大，称为的晶坯将会长大，称为晶核晶核。l晶核形成后便向各方向生长，同晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。时又有新的晶核产生。晶核不断晶核不断形成，不断长大，直到液体完全形成，不断长大，直到液体完全消失。消失。每个晶核最终长成一个晶每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。粒，两晶粒接触后形成晶界。-Fe-Fel2、晶核的形成方式、晶核的形成方式（1）均匀形核）均匀形核（2）非均

5、匀形核）非均匀形核l由液体中排列规则的原子团形成晶核称由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核均匀形核。l以液体中存在的固态杂质为核心形核称以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核非均匀形核。l非均匀形核更为普遍。非均匀形核更为普遍。均匀形核均匀形核l3、晶核的长大方式晶核的长大方式(1)均匀长大均匀长大(2)树枝状长大。树枝状长大。实际金属结晶主要以树枝状长大。实际金属结晶主要以树枝状长大。均匀长大均匀长大树枝状长大树枝状长大l实际金属结晶主要以树枝状长实际金属结晶主要以树枝状长大。大。是因存在是因存在负温度梯度，负温度梯度，且且晶核棱角处散热好晶核棱角处散热好，生长快，生长快，先形成

6、先形成一次轴一次轴，一次轴产生，一次轴产生二二次轴次轴，树枝间最后被填充。，树枝间最后被填充。负温度梯度负温度梯度 构转变构转变。同素异构转变属于同素异构转变属于相变之一相变之一固态相变。固态相变。1394912-Fe -Fe -Fel物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异同素异纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变l1、铁的同素异构转变、铁的同素异构转变l铁在固态冷却过程中有两次铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：晶体结构变化，其变化为：白锡白锡四方四方 灰锡灰锡金刚石立方金刚石立方13l -Fe、-Fe 为为体心立方结构体心立方结构(B

7、CC)，-Fe为为面心立方结构面心立方结构(FCC)。都是铁的。都是铁的同素异构体同素异构体。-Fe-Fe-Fe-Fe912FCCBCCl2、固态转变的特点、固态转变的特点l 形核一般在某些特定形核一般在某些特定部位发生部位发生(如晶界、晶内如晶界、晶内缺陷、特定晶面等缺陷、特定晶面等)。l 由于固态下扩散困难由于固态下扩散困难,因因而过冷倾向大。而过冷倾向大。l 固态转变伴随着体积变固态转变伴随着体积变化化,易造成很大内应力易造成很大内应力。固态相变的晶界形核固态相变的晶界形核(Sn-0.5%Cu铸态，铸态，255K)锡疫锡疫四、结晶后的晶粒大小及其控制四、结晶后的晶粒大小及其控制l1 1、

8、晶粒度、晶粒度l表示晶粒大小的尺度表示晶粒大小的尺度叫叫晶粒度晶粒度。可用晶粒可用晶粒的平均面积或平均直的平均面积或平均直径表示。径表示。工业生产上工业生产上采用采用晶粒度等级晶粒度等级来表来表示晶粒大小。示晶粒大小。l标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。通过。通过100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。l2、决定晶粒度的因素、决定晶粒度的因素l晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。过冷度对过冷度对N、G的影响的影响l单位时间、单位体积内形成单位时间、单位体积内

9、形成的晶核数目叫的晶核数目叫形核率形核率(N)。l单位时间内晶核生长的长度单位时间内晶核生长的长度叫叫长大速度长大速度(G)。lN/G比值越大，晶粒越细小。比值越大，晶粒越细小。因此，凡是促进形核、抑制因此，凡是促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒。长大的因素，都能细化晶粒。3、控制晶粒度的方法、控制晶粒度的方法l 控制过冷度：控制过冷度：随过冷随过冷度度增加，增加，N/G值增加，晶值增加，晶粒变细。粒变细。l 变质处理：变质处理：又称又称孕育孕育处理处理。即有意向液态金属。即有意向液态金属内加入非均匀形核物质从内加入非均匀形核物质从而细化晶粒的方法。所加而细化晶粒的方法。所加入的非均匀形核

10、物质叫变入的非均匀形核物质叫变质剂（或称孕育剂）。质剂（或称孕育剂）。Al-Si合金组织合金组织缓冷缓冷快冷快冷未变质未变质变质变质变质处理前变质处理前变质处理后变质处理后变质处理使铸铁中变质处理使铸铁中石墨细化。变质剂石墨细化。变质剂为硅铁或硅钙合金。为硅铁或硅钙合金。电磁搅拌细化晶粒示意图电磁搅拌细化晶粒示意图超声振动细化晶粒示意图超声振动细化晶粒示意图l 振动、搅拌等振动、搅拌等:对正在结晶的金属进行振动或对正在结晶的金属进行振动或搅动，一方面搅动，一方面可靠外部输入的能量来促进形核可靠外部输入的能量来促进形核，另一方面也可另一方面也可使成长中的使成长中的枝晶破碎，使晶核数目显枝晶破碎，

11、使晶核数目显著增加。著增加。细晶的熔模铸件细晶的熔模铸件(上上)普通铸件普通铸件(下下)4、晶粒大小对金属性能的影响、晶粒大小对金属性能的影响l常温下常温下，晶粒越细，晶界面积晶粒越细，晶界面积越大，因而金属的强度、硬度越大，因而金属的强度、硬度越高，同时塑性、韧性也越好越高，同时塑性、韧性也越好,即即细晶强化细晶强化。l高温下高温下，晶界呈粘滞状态，在，晶界呈粘滞状态，在外力作用下易产生滑动，因而外力作用下易产生滑动，因而细晶粒无益。但晶粒太粗易产细晶粒无益。但晶粒太粗易产生应力集中。因而高温下晶粒生应力集中。因而高温下晶粒过大、过小都不好。过大、过小都不好。单晶叶片单晶叶片s=i+Kd-1

12、/2晶粒大小与金属强度晶粒大小与金属强度的关系的关系l一、二元相图的建立一、二元相图的建立l二、二元相图的基本类型与分析二、二元相图的基本类型与分析l1、二元匀晶相图、二元匀晶相图l2、二元共晶相图、二元共晶相图l3、二元包晶相图、二元包晶相图l4、形成稳定化合物的二元相图、形成稳定化合物的二元相图l5、具有共析反应的二元相图、具有共析反应的二元相图l6、二元相图的分析步骤、二元相图的分析步骤l7、相图与合金性能之间的关系、相图与合金性能之间的关系Fe-Cr合金相图合金相图l合金的结晶过程比纯金属复杂，常用合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图相图进行分析进行分析.l相图相图是用来表示合金系中各

13、合金在缓冷条件下结晶是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程的简明图解。过程的简明图解。又称又称状态图状态图或或平衡图平衡图。l合金系合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。的一系列不同成分的合金。l组元组元是指组成合金的最简是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存单、最基本、能够独立存在的物质。在的物质。l多数情况下多数情况下组元是指组成组元是指组成合金的元素合金的元素。但对于。但对于既不既不发生分解、又不发生任何发生分解、又不发生任何反应的化合物也可看作组反应的化合物也可看作组元元,如如Fe-C合金中的合金中的Fe3C。

14、Cu-Ni合金相图合金相图L 成分（成分（wt%Ni）温度（温度（）CuNil相图相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热处是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据理工艺的重要依据。l根据组元数根据组元数,分为二元相图、三元相图和多元相图。分为二元相图、三元相图和多元相图。Fe-C二元相图二元相图三元相图三元相图l几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是用的是热分析法热分析法。l二元相图的建立步骤为：二元相图的建立步骤为：以以Cu-Ni合金合金(白

15、铜白铜)为为例例l1.配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，找出曲线上的临界点（停歇点或转折点）。找出曲线上的临界点（停歇点或转折点）。l2.将临界点标在温度将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。成分坐标中的成分垂线上。l3.将垂线上相同意将垂线上相同意义的点连接起来，义的点连接起来，并标上相应的数字并标上相应的数字和字母。和字母。l相图中，相图中，结晶开始点的连线叫结晶开始点的连线叫液相线液相线。结晶终了。结晶终了点的连线叫点的连线叫固相线固相线。l两组元在液态和固两组元在液态和固态下均无限互溶时态下均无限互溶时所构成的相图称所构成的相图称二

16、二元匀晶相图元匀晶相图。l以以Cu-Ni合金为例合金为例进行分析。进行分析。1、二元匀晶相图、二元匀晶相图l相图由两条线构成相图由两条线构成，上面是液相线，下上面是液相线，下面是固相线。面是固相线。l相图被两条线分为相图被两条线分为三个相区三个相区，液相线，液相线以上为以上为液相区液相区L L，固相线以下为固相线以下为 固固溶体区溶体区，两条线之，两条线之间为两相共存的间为两相共存的两两相区相区（L+L+）。LL+成分成分（wt%Ni）温度温度（）CuNi液相线液相线固相线固相线ABl 合金的结晶过程合金的结晶过程l除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，

17、以合合金为例说明。金为例说明。l当液态金属自高当液态金属自高温冷却到温冷却到 t1温度温度时，开始结晶出时，开始结晶出成分为成分为 1的固溶的固溶体，其体，其Ni含量高含量高于合金平均成分。于合金平均成分。L L+l随温度下降，随温度下降，固溶体重量增固溶体重量增加，液相重量加，液相重量减少减少。同时，。同时，液相成分沿液液相成分沿液相线变化，固相线变化，固相成分沿固相相成分沿固相线变化线变化。l这种从液相中结晶出单一固相的转变称为这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变匀晶转变或或匀晶反应匀晶反应。l成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到t3

18、时时,最后一滴最后一滴L3成分的液体也转变为固溶体，此时成分的液体也转变为固溶体，此时固溶体的成分又变回到合金成分固溶体的成分又变回到合金成分 3上来。上来。L L+液固相线不仅是相区分界线,也是结晶时两相的成分变化线；匀晶转变是变温转变。l 杠杆定律杠杆定律l处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的成分，还可用成分，还可用杠杆定律杠杆定律求出两平衡相的相对重量。求出两平衡相的相对重量。l现以现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律：合金为例推导杠杆定律：l 确定两平衡相的成分：确定两平衡相的成分：设合金成分为设合金成分为x，过，过x做成做成分垂线。在

19、成分垂线相当分垂线。在成分垂线相当于温度于温度t 的的o点作水平线，点作水平线，其与液固相线交点其与液固相线交点a、b所所对应的成分对应的成分x1、x2即分别即分别为液相和固相的成分。为液相和固相的成分。12 tLLObaxx1x2ABl则则 QL+Q =1 QL x1+Q x2=x 解方程组得解方程组得121122LxxxxQxxxxQ l式中的式中的x2-x、x2-x1、x-x1即为相图中线段即为相图中线段xx2(ob)、x1x2(ab)、x1x(ao)的长度。的长度。l 确定两平衡相的相对重量确定两平衡相的相对重量l设合金的重量为设合金的重量为1，液相质量分数为，液相质量分数为QL，液相

20、的，液相的Ni含量为含量为X1；固相质量分数为固相质量分数为Q，固相的固相的Ni含量为含量为X2l因此两相的相对质量因此两相的相对质量百分比为：百分比为：abaoxxxxQabobxxxxQ211212L 21L12LxxQxxQ)aoob(xxxxQQ 或或l上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆杠杆定律定律。即。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。度下与各自相区距离较远的成分线段之比。l在杠杆定律中，在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端杠杆的支点是合金

21、的成分，杠杆的端点是所求的两平衡相点是所求的两平衡相（或两组织组成物）（或两组织组成物）的成分。的成分。l杠杆定律只适用于两相区杠杆定律只适用于两相区。l例题例题（如图）（如图）%5.61%10045.058.045.053.0 Q%5.38%10045.058.053.058.0 LQ 1L245%Ni58%Ni53%Ni L121300T0100%Cu100%Nil 枝晶偏析枝晶偏析l合金的结晶只有在缓慢冷却合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的条件下才能得到成分均匀的固溶体。固溶体。但实际冷速较快，但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及结晶时固相中的原子来不及扩散，使扩散，使

22、先结晶出的枝晶轴先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素含有较多的高熔点元素（如（如Cu-Ni合金中的合金中的Ni）,后结晶后结晶的枝晶间含有较多的低熔点的枝晶间含有较多的低熔点元素元素(如如Cu-Ni合金中的合金中的Cu)。l在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。象称作枝晶偏析。l不仅与冷速有关，而且与液固相线的间距有关。不仅与冷速有关，而且与液固相线的间距有关。l冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。l枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀

23、、加工等性能。l生产上常将铸件加热到固相线以下生产上常将铸件加热到固相线以下 100-200 长长时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热处理工艺称作枝晶偏析，这种热处理工艺称作扩散退火扩散退火。l当两组元在液态当两组元在液态下完全互溶，在下完全互溶，在固态下有限互溶固态下有限互溶,并发生并发生共晶反应共晶反应时所构成的相图时所构成的相图称作称作共晶相图共晶相图。l以以 Pb-Sn 相图为相图为例进行分析例进行分析。Pb-Sn合金相图合金相图成分（成分（wt%Sn）温度（温度（）PbSnl 相图分析相图分析l 相：相：相图中有相图中有

24、L、三种相三种相,是溶质是溶质Sn 在在 Pb中的固溶体中的固溶体，是溶质是溶质Pb在在Sn中的固溶体中的固溶体。ABl 相区：相区：相图中有相图中有:l三个单相区：三个单相区：L、；l三个两相区：三个两相区：L+、L+、+；l一个三相区：一个三相区：即水即水平线平线CED。l 固溶线固溶线:溶解度溶解度点的连线称点的连线称固溶线固溶线。相图中的相图中的CF、DG线分别为线分别为 Sn在在 Pb中和中和 Pb在在 Sn中的中的固溶线。固溶线。l 液固相线液固相线:液相线液相线AEB,固相线固相线ACEDB.A、B分分别为别为Pb、Sn的熔点。的熔点。ABl 和和 固溶体的溶解度随温度降低而下降

25、。固溶体的溶解度随温度降低而下降。在一定温度下，由一定在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作同的新固相的转变称作共晶转变共晶转变或或共晶反应共晶反应.l 共晶线：共晶线：水平线水平线CED叫做叫做共晶线共晶线。l在共晶线对应的温度下在共晶线对应的温度下(183)，E点成分的合金点成分的合金同时结晶出同时结晶出C点成分的点成分的 固溶体和固溶体和D点成分的点成分的 固固溶体溶体，形成这两个相的机械混合物：，形成这两个相的机械混合物：LE (C+D)AB183 l共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶反应的产物，即

26、两相的机械混合物称共晶体共晶体或或共晶组织共晶组织。发生共晶反应的温度称发生共晶反应的温度称共晶温度。共晶温度。代表代表共晶温度和共晶成分的点称共晶温度和共晶成分的点称共晶点。共晶点。Pb-Sn共晶组织共晶组织L+CDABl具有共晶成分的合金具有共晶成分的合金称称共晶合金共晶合金。共晶线上，。共晶线上，凡凡成分位于共晶点以左的合金成分位于共晶点以左的合金称称亚共晶合金亚共晶合金，位于位于 共晶点以右的共晶点以右的合金合金称称过共晶过共晶合金合金。l凡具有共晶线凡具有共晶线成分的合金液成分的合金液体冷却到共晶体冷却到共晶温度时都将发温度时都将发生共晶反应。生共晶反应。L+CDABl 合金的结晶过

27、程合金的结晶过程l 含含Sn量小于量小于C点合金点合金(合金合金)的结晶过程的结晶过程l在在3点以前为匀晶转变，结晶出单相点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体固溶体,这这种直接种直接从液相中结晶出的固相称从液相中结晶出的固相称一次相一次相或或初生相初生相。.2l温度降到温度降到3点以下，点以下，固溶体被固溶体被Sn过饱和，由于晶过饱和，由于晶格不稳，开始析出格不稳，开始析出（相变过程也称相变过程也称析出析出）新相新相 相。相。由已有固相析出的新固相由已有固相析出的新固相称称二次相二次相或或次生相次生相。l形成二次相的过程形成二次相的过程称称二次析出二次析出,是固态相变的一种。是固态相变的一种。

28、Hl由于二次由于二次相析出温相析出温度较低，度较低，一般十分一般十分细小。细小。%1004 FGFQ l由由 析出的二次析出的二次 用用 表示。表示。l随温度下降，随温度下降，和和 相的成分分别沿相的成分分别沿CF线和线和DG线变线变化，化，的重量增加。的重量增加。l室温下室温下 的相对重量百分比为：的相对重量百分比为：Q Ql合金室温组织合金室温组织为为 +。l成分大于成分大于 D点合金结点合金结晶过程与晶过程与合金相似合金相似,室温组织为室温组织为 +。ABCDEFGl 共晶合金共晶合金(合金合金)的结晶过程的结晶过程l液态合金冷却到液态合金冷却到E 点时同时被点时同时被Pb和和Sn饱和饱

29、和,发生发生共晶反应：共晶反应：LE (C+D)。wt%Sn温度,119.2l析出过程中析出过程中两相相间形核两相相间形核、互相促进、共同长大互相促进、共同长大，因，因而共晶组织较细，而共晶组织较细，呈片、呈片、棒、点球等形状棒、点球等形状。Sn原子原子扩散扩散Pb原子原子扩散扩散Pb-Sn共晶体长大示意图共晶体长大示意图层片状层片状(Al-CuAl2定向凝固定向凝固)条棒状条棒状(Sb-MnSb横截面横截面)螺旋状（螺旋状（Zn-Mg）Pb-Sn共晶组织共晶组织针状共晶针状共晶树枝状共晶树枝状共晶放射状共晶放射状共晶螺旋状共晶螺旋状共晶l在共晶转变过程中，在共晶转变过程中，L、三相共存，三个

30、相三相共存，三个相的量在不断变化，但它们的量在不断变化，但它们各自成分是固定的。各自成分是固定的。l共晶组织中的相称共晶组织中的相称共晶相共晶相.共晶转变结束时，共晶转变结束时，和和 相的相对重量百分比为：相的相对重量百分比为：%.Q%Q%.%.%CDEDQ654100445100219597961597100 E(61.9)D(97.5)C(19.2)l共晶结束后，随温度下降，共晶结束后，随温度下降，和和 的成分分别沿的成分分别沿CF线和线和DG线变化，并从共晶线变化，并从共晶 中析出中析出 ，从共，从共晶晶 中中析出析出 ，由于共晶组织细，由于共晶组织细,与共晶与共晶 结结合，合，与共晶与

31、共晶 结合，结合，共晶合金的室温组织仍为共晶合金的室温组织仍为(+)共晶体。共晶体。室温下两相的相对重量百分比是多少？室温下两相的相对重量百分比是多少？Pb-Sn共晶合金组织共晶合金组织l 亚共晶合金亚共晶合金(合金合金)的结晶过程的结晶过程l合金液体在合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到点以前为匀晶转变。冷却到2点，固相成点，固相成分变化到分变化到C点，液相成分变化到点，液相成分变化到E点点,此时此时两相的相对两相的相对重量为：重量为：%1002%,1002)(CEEQCECQQEL l在在2点，具有点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反应：点成分的剩余液体发生共晶反应：L (+)，转变为共晶

32、组织，转变为共晶组织,共晶体的重量与转变前共晶体的重量与转变前的液相重量相等的液相重量相等,即即 QE=QLl反应结束后，在共晶温度下反应结束后，在共晶温度下、两相的相对重量百两相的相对重量百分比为：分比为：%1002%,1002 CDCQCDDQ%CEEQ%,CEC10021002 l温度继续下降，将从一次温度继续下降，将从一次 和共晶和共晶 中析出中析出，从，从共晶共晶 中析出中析出。其室温其室温组织为组织为+(+)+。如何求室温下三种如何求室温下三种组织组成物组织组成物的相对重量？的相对重量？亚共晶合金亚共晶合金的结晶过程的结晶过程l 过共晶合金结晶过程过共晶合金结晶过程l与亚共晶合金相

33、似与亚共晶合金相似,不同的不同的是一次相为是一次相为 ,二次相为二次相为 l室温组织为室温组织为+(+)+。l 组织组成物在相图上的标注组织组成物在相图上的标注l组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。l 和和 ，和和，共晶体，共晶体(+)都是组都是组织组成物。织组成物。l相与相之间的相与相之间的差别主要在结差别主要在结构和成分上。构和成分上。l组织组成物之间的差别主要在形态上。组织组成物之间的差别主要在形态上。如如 、和和共晶共晶 的结构成分相同，属同一个相，但它们的的结构成分相同，属同一个相，但它们的形态不同，分属不同的组织组成物。形态不同，分属

34、不同的组织组成物。l将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与显微镜下观察到的组织一致。显微镜下观察到的组织一致。Pb-Sn亚共晶组织亚共晶组织组织组成组织组成物在相图物在相图上的标注上的标注l当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生包晶反应时所构成的相图并发生包晶反应时所构成的相图称作称作包晶相图包晶相图。l以以Pt-Ag相图为例简要分析相图为例简要分析L+L+L +l 相图分析相图分析l单相区：单相区：L、l二相区：二相区：L+、L+、+l三相区：三相区：L+（水（水平线平线PDC）在一定温

35、度下，由一个液在一定温度下，由一个液相包着一个固相生成另一相包着一个固相生成另一新固相的反应称新固相的反应称包晶转变包晶转变或或包晶反应包晶反应。l水平线水平线PDC称称包晶线包晶线，与该线成，与该线成分对应的合金在该温度下发生包分对应的合金在该温度下发生包晶反应：晶反应：LC+P D。该反应是该反应是液相液相L包着固相包着固相,新相新相 在在 L 与与 的界面上形核，并向的界面上形核，并向 L 和和 两个两个方向长大。方向长大。L+L+L +l 合金的结晶过程合金的结晶过程l 包晶成分合金包晶成分合金：匀晶匀晶包晶包晶二次析出二次析出。l室温组织为室温组织为+IIl PD成分成分合金合金：匀

36、晶匀晶包晶包晶二次析出二次析出。l室温组织为室温组织为 +II+II时间温度l DC成分成分合金合金：匀晶匀晶包晶包晶匀晶匀晶二次析出二次析出l室温组织为室温组织为+II。时间温度l稳定化合物稳定化合物是指在熔化前不发生分解的化合物是指在熔化前不发生分解的化合物(如如Mg-Si系的系的Mg2Si和和Fe-C系的系的Fe3C)。其成分固定，其成分固定，在相图中是一条垂线在相图中是一条垂线(代表一个单相区代表一个单相区)。垂足是其。垂足是其 成分成分,顶点是其熔点顶点是其熔点,结结晶过程同纯金属。晶过程同纯金属。l分析这类相图时，分析这类相图时，可把可把稳定化合物当作纯组元稳定化合物当作纯组元看待看待，将相图分成几个，将相图分成几个部分进行分析部分进行分析。Mg2SiMg2Si+SiMg+Mg2SiSiL+Mg2SiL+SiL+Mg2SiL+Mg