二元共晶包晶相图剖析
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机械工程材料-二元共晶相图
§3-4 二元包晶相图 一、包晶相图分析
液相线
T/C
1772
固相线
A L+
P
1186
D
L C L+
66.3
固溶线
固溶线
961.9 B
10.5 42.4
+
F Ag%
包晶点 包晶线
Pt
E Pt-Ag合金相图
Ag
包晶反应：LC+ P D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
L
200
M
61.9 E
L t2 L t2( ' )
L
( +) + Ⅱ α
100
( +)
Ⅱ
+
Ⅱ+(
+)
Pb
10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
t/s
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
§4-3 二元共晶相图 共晶()
初生 Ⅱ
A
M
பைடு நூலகம்
E
N
+Ⅱ+(+)
30
(+)
100
B
40
50
60
70
80
100%
Ⅱ
61.9 c 19 2 100 % 61.9 2 100 2
WSn(%)
100 c 100 % 100 2
( )
c 19 100 % 61.9 19
E
100
+
G
0
0
第四节 二元包晶相图
0E
20
F 100
Pt P57图3-20
Ag%
Ag
Pt-Ag合金相图
单相区L、 、 双相区L 、 L + 、 +
二、包晶合金的平衡结晶过程与室温组织
L L
1800
A
T/ ℃
1600
1
L
1
1400
1200 温 度 1000
C
1186
D
P
10.5
42.4
66.3
B
D
D'
+ Ⅱ
β
1200
1100
1000
1000
800
β
0
B
900
600
800
Ni
W Cu (%)
Cu
A
B%
B
400
E
20
40
60
80
F 100
Ag%
L α β α
L
β
四、相图的应用
1、识别分析相图要领 基本反应，三种线，水平线是关键； 相区有一有二没有三，三相共存水平线；
杠杆定律别小看，能定成分能把量来算。
2、分析合金结晶
本章知识回顾
一、基本概念
1、固态合金的相结构
纯 金 属 合 金 三元 合金 固溶体 二元 合金 金属间化合物 多元 合金 置换固溶体 正常价化合物
金 属 材 料
间隙固溶体
非正常价化合物
2、相图
（二元匀晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图）
3、几种转变
（匀晶转变、共晶反应、包晶反应）
4、平衡结晶、非平衡结晶、晶内偏析、扩散退火
6.2.3二元相图-包晶及其他二元相图
溶度曲线，DF线为Pt在Ag中的固溶度曲线 • 相区 • 单相区 • 两相区 • 三相线
2.平衡结晶过程及其组织
（1）含42.4%Ag的Pt-Ag合金
图 合金Ⅰ的平衡结晶过程
L 匀晶转变 L多 包晶转变 脱溶转变 II
（2）42.4%<Ag<66.8%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅱ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 L多 匀晶 脱溶 II
（3）10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅲ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 多 脱溶 II II
3.不平衡结晶及其组织
L36 9550 C L87 Cu
图 Cu-Pb相图
（4）共析转变的相图 由一个一定成分的固相,在 恒温下同时转变成另外两个 一定成分的固相的过程，称 为共析转变。
Ti 5900 C (Ti)
图 Fe-Ti相图
（5）包析转变的相图 由两个一定成分的固相，在 恒温下转变成另一个一定成 分的固相的过程，称为包析 转变。
• 由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散都必须通 过β相进行，而原子在固相中的扩散速度很慢，因此包晶 转变的速度也相当慢，所以在实际生产条件下，由于冷却 速度较快，原子不能进行充分扩散，因此包晶转变也不能 充分进行。
图 包晶反应时原子迁移示意图
异常α 相：导致包晶偏析〔包晶转变要经β 扩散。包晶偏析：因包晶 转变不能充分进行而导致的成分不均匀现象。〕
6.2.3 包晶相图
• １.相图分析 • 由一个液相与一个固相在
恒温下生成另一个固相的 转变称为包晶转变。 • 两组元在液态无限溶解， 在固态有限固溶，并且发 生包晶反应的相图，称为 包晶相图。
2.平衡结晶过程及其组织
（1）含42.4%Ag的Pt-Ag合金
图 合金Ⅰ的平衡结晶过程
L 匀晶转变 L多 包晶转变 脱溶转变 II
（2）42.4%<Ag<66.8%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅱ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 L多 匀晶 脱溶 II
（3）10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
图 合金Ⅲ的平衡结晶过程
L 匀晶 L多 包晶 多 脱溶 II II
3.不平衡结晶及其组织
L36 9550 C L87 Cu
图 Cu-Pb相图
（4）共析转变的相图 由一个一定成分的固相,在 恒温下同时转变成另外两个 一定成分的固相的过程，称 为共析转变。
Ti 5900 C (Ti)
图 Fe-Ti相图
（5）包析转变的相图 由两个一定成分的固相，在 恒温下转变成另一个一定成 分的固相的过程，称为包析 转变。
• 由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散都必须通 过β相进行，而原子在固相中的扩散速度很慢，因此包晶 转变的速度也相当慢，所以在实际生产条件下，由于冷却 速度较快，原子不能进行充分扩散，因此包晶转变也不能 充分进行。
图 包晶反应时原子迁移示意图
异常α 相：导致包晶偏析〔包晶转变要经β 扩散。包晶偏析：因包晶 转变不能充分进行而导致的成分不均匀现象。〕
6.2.3 包晶相图
• １.相图分析 • 由一个液相与一个固相在
恒温下生成另一个固相的 转变称为包晶转变。 • 两组元在液态无限溶解， 在固态有限固溶，并且发 生包晶反应的相图，称为 包晶相图。
第四章-二元合金相图
Pb WSn(%) Sn
G
t/s
70% Sn的过共晶合金的结晶过程分析
概括起来，过共晶合金平衡结晶过程为：
t1温度以上： 液态 L70 L
19
t1~ t2温度： 液相中析出 ， t2温度时发生共晶反应： L61.9 t2温度以下： 初 Ⅱ
97.5
室温组织： 初 + Ⅱ + （+）共晶
一、相律
在恒压下，在纯固态或纯液态情况下，出现的相数 小于等于主元数。在液固共存（恒温）条件下出现 的相数小于等于主元数加一。因而，对二元合金， 固态下出现的相数为1或2，液固共存（恒温）条件 下恒温下出现的相数为2或3。
二、二元匀晶相图的分析
匀晶转变：在一定温度范围内由液相结 晶出单相的固溶体的结晶过程。 二元匀晶相图：指两组元在液态和固态 均无限互溶时的二元合金相图。 具有这类相图的合金系主要有Ni-Cu、 Cu-Au、Au-Ag、Mg-Cd、W-Mo等。
标注在温度— 成分坐标中 无限缓冷下测各 合金的冷却曲线 连接各相变点
确定各合金 的相变温度
确定相
如：0%Cu、20%Cu、40%Cu、60%Cu、80%Cu、100%Cu 六组合金。
Cu20% Cu60%Cu80% Cu Ni Cu40%
1600
1500
1400
1400 1300
L
（L+ ）
T
Ni
WCu(%)
Cu
将铸件加热到低于固相线100~200℃的温 度，进行长时间保温，使偏析元素充分进行扩 散，以达到成分均匀化。
设A、B组元的熔点分别为1450℃和1080℃，它们 在液态和固态都无限互溶，则这两种组元组成的 二元相图叫作二元 相图；先结晶的固溶体 中含 组元多，后结晶的固溶体中含 组元多，这种成分不均匀现象称为 ， 通过 工艺可以减轻或消除这种现 象。
G
t/s
70% Sn的过共晶合金的结晶过程分析
概括起来，过共晶合金平衡结晶过程为：
t1温度以上： 液态 L70 L
19
t1~ t2温度： 液相中析出 ， t2温度时发生共晶反应： L61.9 t2温度以下： 初 Ⅱ
97.5
室温组织： 初 + Ⅱ + （+）共晶
一、相律
在恒压下，在纯固态或纯液态情况下，出现的相数 小于等于主元数。在液固共存（恒温）条件下出现 的相数小于等于主元数加一。因而，对二元合金， 固态下出现的相数为1或2，液固共存（恒温）条件 下恒温下出现的相数为2或3。
二、二元匀晶相图的分析
匀晶转变：在一定温度范围内由液相结 晶出单相的固溶体的结晶过程。 二元匀晶相图：指两组元在液态和固态 均无限互溶时的二元合金相图。 具有这类相图的合金系主要有Ni-Cu、 Cu-Au、Au-Ag、Mg-Cd、W-Mo等。
标注在温度— 成分坐标中 无限缓冷下测各 合金的冷却曲线 连接各相变点
确定各合金 的相变温度
确定相
如：0%Cu、20%Cu、40%Cu、60%Cu、80%Cu、100%Cu 六组合金。
Cu20% Cu60%Cu80% Cu Ni Cu40%
1600
1500
1400
1400 1300
L
（L+ ）
T
Ni
WCu(%)
Cu
将铸件加热到低于固相线100~200℃的温 度，进行长时间保温，使偏析元素充分进行扩 散，以达到成分均匀化。
设A、B组元的熔点分别为1450℃和1080℃，它们 在液态和固态都无限互溶，则这两种组元组成的 二元相图叫作二元 相图；先结晶的固溶体 中含 组元多，后结晶的固溶体中含 组元多，这种成分不均匀现象称为 ， 通过 工艺可以减轻或消除这种现 象。
二元共晶相图
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used herein under license.
+
( + )
Pb
Sn X2
( + )
冷却曲线 t
（共晶合金） T,C
L
T,C
L
( + )
L
183
L+
M
L
E
L+
N
L(+ ) 共晶体
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• 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 ne 97.5 61.9 m % 100% 100% 45.4% 予考虑。
{
f 4
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：
w % wg 10 wg f 100%
10 w f w II % 100% wg w f
(3)X2合金结晶过程分析
• • • • 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都要经历共晶转变。
第三章 二元合金的相结构与结晶(包晶相图)4(16)-10-2剖析
α
包晶偏析：因包晶转变 不能充分进行而导致的 成分不均匀现象。
四、包晶转变的实际应用
包晶转变特点：
包晶转变的形成相依附在初生相上形成； 包晶转变的不完全性。（不彻底性）
组织设计：如轴承合金需要的软基体上分布硬质点的组织。 首先形成硬质点，包晶反应形成软固溶体包于其外层
晶粒细化。 包晶反应生成细小化合物，异质形核。
包晶反应的推广
包晶反应（Peritectic） L + 包析反应（Peritectoid） + 合晶反应（Syntectic） L1 + L2
第三章 二元合金的相结构与结晶
§3-1 合金中的相 §3-2 合金的相结构 §3-3 二元合金相图的建立 §3-4 匀晶相图及固溶体的结晶 §3-5 共晶相图及其合金的结晶 §3-6 包晶相图及其合金的结晶 §3-7 其它类型的合金相图 §3-8 二元相图的分析及使用
§3-6 包晶相图及其合金的结晶
室温组织组成：β+αⅡ
室温相组成： α+β
三、不平衡结晶及其组织
原因 新生β相依附于α相生核长大， β相将α相包围
液体和α相反应形成β相，须 通过β相层进行扩散
原子在固体中的扩散低于液体， 包晶转变缓慢
冷却速度快．包晶转变被抑制 不能完全进行
剩余的液体在低于包晶转变温 度直接转变为β
保留下来的α，以及形成的β 相成分都不均匀。
(2) 线：
液相线： ACB，固相线:APDB。 固溶线：PE、DF线分别为中的固溶线（溶解度曲线）。
包晶线：水平线PDC
一、相图分析
(3)相区：
三个单相区： L、、； 三个两相区：L+、L+、+； 一个三相区：即水平线PDC； L + + 。
23.二元合金共晶相图及结晶
A
C L
析出的βⅡ 附着在相邻的β上，看不出形貌改变 同理，β沿着DG变化析出αⅡ β相 析出的αⅡ 也附着在相 邻的α上， 看不出形貌 改变 α β α β α β 这种变化以 后不分析
9
α
T/℃
B
8.8
E
28.5
D
92
β
α α相β
F
Ag
G
Cu
W Cu%
2015-6-14 柏振海 baizhai@
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
二元合金共晶相图及结晶
过共晶x2合金（ hypoeutectic alloy ） 凝固过程
参照亚共晶 合金X3即可
树枝状初晶β，黑色 次晶αⅡ ，白色
α
T
β
β
α
Ag
W Cu%
X2
Cu
层片状共晶（α+β），黑白色
先析出初晶β 初晶β析出量随温度下降越来越多 析出初晶后的液相成分沿着液相线变化 析出的初晶β成分沿着固相线变化 初晶β成分沿固溶度线变化，从初晶β中析出次晶αⅡ 共晶成分的熔体在共晶温度析出共晶体（α+β）
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
二元合金共晶相图及结晶
合金x2凝固过程过程的杠杆定律
过共晶合金凝固完毕后相与组织 刚凝固完毕 相组成为α＋β
β相成分在D点 α相成分在C点
%
α
T
2 C E 3 D
β
2D 100 % CD
%
C2 100 % CD
此时组织组成为β初晶＋（α＋β）共晶 β初晶成分在D点 （α＋β）共晶成分在E点
各种典型Pb－Sn合金的冷却曲线
C L
析出的βⅡ 附着在相邻的β上，看不出形貌改变 同理，β沿着DG变化析出αⅡ β相 析出的αⅡ 也附着在相 邻的α上， 看不出形貌 改变 α β α β α β 这种变化以 后不分析
9
α
T/℃
B
8.8
E
28.5
D
92
β
α α相β
F
Ag
G
Cu
W Cu%
2015-6-14 柏振海 baizhai@
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材料科学与工程基础
二元合金共晶相图及结晶
过共晶x2合金（ hypoeutectic alloy ） 凝固过程
参照亚共晶 合金X3即可
树枝状初晶β，黑色 次晶αⅡ ，白色
α
T
β
β
α
Ag
W Cu%
X2
Cu
层片状共晶（α+β），黑白色
先析出初晶β 初晶β析出量随温度下降越来越多 析出初晶后的液相成分沿着液相线变化 析出的初晶β成分沿着固相线变化 初晶β成分沿固溶度线变化，从初晶β中析出次晶αⅡ 共晶成分的熔体在共晶温度析出共晶体（α+β）
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二元合金共晶相图及结晶
合金x2凝固过程过程的杠杆定律
过共晶合金凝固完毕后相与组织 刚凝固完毕 相组成为α＋β
β相成分在D点 α相成分在C点
%
α
T
2 C E 3 D
β
2D 100 % CD
%
C2 100 % CD
此时组织组成为β初晶＋（α＋β）共晶 β初晶成分在D点 （α＋β）共晶成分在E点
各种典型Pb－Sn合金的冷却曲线
4 第四章 相图(二元)
配制合金系中几种不同成分合金 熔化后，测试其冷却曲线 根据曲线上的转折点，确定各合金的凝固温度 将上述数据引入以温度为纵轴，成分为横轴的坐标
平面中 连接意义相同的点，作出相应的曲线 曲线将图面分成若干区域----相区。经过金相组织分 析，测出各相区所含的相，将相的名称标注其中， 相图工作就完成
4，过共晶合金
★ E点以右，D点以左，为过共晶合金，与亚 共晶合金类似，白色卵形为初晶β，黑色为共 晶体（α＋β）。 ★α,β,αⅡ,βⅡ,(α+β)称组织组成物 ★α,αⅡ为一个相。(α+β)两相混合物，称共晶 体。 ★求组织组成物的相对量，同样可用杠杆定理 标明各区的组织---组织分区图
四、共晶组织和初晶形貌 1，共晶组织的形貌
测试时要求合金的成分准确，纯度高，冷却
速度要慢0.5~1.5℃/min
下面是Ni-Cu合金相图，是最简单的相图之一
Ni 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 20% 40% Cu Cu
80% Cu 60% Cu
Cu
Ni 20 40 60 80 Cu Cu%
2.2. 使用二元合金相图的基本方法
2 > 2 ；此时 2 -2 <0
dG＜0
当α相与β相彼此平衡时，在dG=0, 同理 ：------------------------------
= =
1
2
2
1
1.3. 相律
相律是分析和使用相图的重要依据。凝集态
受压力影响很小，在恒压下：相平衡条件的 数学表达式：f=c-p+1 (在物理化学中也指出) 式中C为组元数，P为共存的平衡相数，f为自 由度数。 单元系(纯金属) f=1-2+1=0，自由度为1，表 明恒温下平衡熔化或凝固。 二元系C=2，当f=0,p=3,在恒定温度下处于三 相平衡；两相共存时，自由度数目为1，表明 平衡凝固或熔化就在一定温度范围
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简单回顾
二元匀晶相图
二元共晶相图
第四节 二元共晶相图
本节内容及要求： （1）掌握共晶相图的特点及分析方法； （2）掌握共晶系合金的平衡凝固过程及组织； （3）了解共晶系合金的非平衡凝固及组织。
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（Pb-Sn, Al-Si, Al-Cu, Mg-Si, Al-Mg)
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619）
两相的相对含量：
M M
N N
EN MENN MMEN MMNE MN
45.4% 45.4% 54.6% 54.6%
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
1 2
3
2 共晶系合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例） （2）共晶合金(Wsn=0.619）
室温组织（α＋β）共晶
E
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
3 共晶组织及其形成机理 （2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型 具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （2）平滑－平滑界面：
非金属-非金属型 一般认为具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （4）初生晶的形态：
金属固溶体：粗糙界面－树枝状； 非金属相：平滑界面－规则多面体。
1
α
β
2
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
例如：亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织:α初, βⅡ, (α＋β)共晶 相组成：α，β
α初晶
(α＋β)共晶
βⅡ
组织组成物与组织图
组织图：用组织组成物填写的相图。
组织组成物与组织图
组织组成物相对量的计算：杠杆定律。 组织组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 组织组成物：α初 + βⅡ+(α＋β)共晶
成分互惠－交替形核 片间搭桥－促进生长
两相交替分布 （共晶组织）
3 共晶组织及其形成机理
（2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型
具有不规则或复杂组织形态.
1）由于两相微观结构不同， 所需动态过冷度不同，金属 相任意长大，另一相在其间 隙长大。可得到针状、螺旋 状、树枝状共晶体。
2）由于两相晶体结构不同， 呈非等温界面。
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
α(黑色) β(白色)
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共晶相图：具有共晶转变特征的相图； 特 点：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）。
一、 相图分析
以Pb-Sn相图为例： （1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点。 （2）线：结晶开始、结束线；共晶线；溶解度曲线。 （3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。
MN
共晶组织及其形成机理
共晶体的形态：两相交替分布。
层片状（a)、棒状(纤维状)(b)、球状（c）、针状（d）、 螺旋状（e）等。
共晶组织及其形成机理 （1）粗糙－粗糙界面：
金属-金属型 金属-金属间化合物型
简单规则形态：
层片状（一般情况）、
棒状(纤维状)、球状（一 相数量明显少于另一相）
3 共晶组织及其形成机理 共晶体的形成(以片状为例）：
(
)共晶
M2 ME
72.26%
ⅡN
2E ME
FM FG
4.87%
初
2E ME
N
22.87%
组织组成物与组织图
相组成物相对量的计算：杠杆定律。 两相组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 相组成物：α＋β
2N 60.51%
MN
M 2 39.49%
共晶转变：
tE
LE M N
（4）共晶合金：成分位于共晶点E的合金。 （5）亚共晶合金：成分位于M、E之间的合金。 （6）过共晶合金：成分位于E、N之间的合金。 （7）端部共溶体合金：成分位于M以左、N以右的合金。
二、 共晶系合金的平衡结晶及其组织
以Pb-Sn相图为例： （1）端部固溶体合金(Wsn=0.1）
室温组织（α＋βⅡ）
1 2
3
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（1）端部固溶体合金(Wsn=0.1） 室温组织（α＋βⅡ）
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶：共晶成分附近的非共晶合金所得到的
完全共晶组织。
（2）离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合 金形成的两相分离的共晶组织。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶 ① 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。 ② 形成原因：位于共晶点附近的合金成分进行不平衡结晶。
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
α初晶 (α＋β)共晶
βⅡ
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
组织组成物与组织图
组织组成物与相组成物的区别： 组织组成物：具有清晰轮廓的独立组成部分，指形态。 相组成物：具有确定的成分及结构，没有形态的概念。
剩余液相:WL=M2/ME =(30-19)/(61.9-19)=25.7%
1
E
M
2
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二元匀晶相图
二元共晶相图
第四节 二元共晶相图
本节内容及要求： （1）掌握共晶相图的特点及分析方法； （2）掌握共晶系合金的平衡凝固过程及组织； （3）了解共晶系合金的非平衡凝固及组织。
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（Pb-Sn, Al-Si, Al-Cu, Mg-Si, Al-Mg)
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
（2）共晶合金(Wsn=0.619）
两相的相对含量：
M M
N N
EN MENN MMEN MMNE MN
45.4% 45.4% 54.6% 54.6%
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
1 2
3
2 共晶系合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例） （2）共晶合金(Wsn=0.619）
室温组织（α＋β）共晶
E
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3 共晶组织及其形成机理 （2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型 具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （2）平滑－平滑界面：
非金属-非金属型 一般认为具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （4）初生晶的形态：
金属固溶体：粗糙界面－树枝状； 非金属相：平滑界面－规则多面体。
1
α
β
2
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
例如：亚共晶合金(Wsn=0.3） 室温组织:α初, βⅡ, (α＋β)共晶 相组成：α，β
α初晶
(α＋β)共晶
βⅡ
组织组成物与组织图
组织图：用组织组成物填写的相图。
组织组成物与组织图
组织组成物相对量的计算：杠杆定律。 组织组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 组织组成物：α初 + βⅡ+(α＋β)共晶
成分互惠－交替形核 片间搭桥－促进生长
两相交替分布 （共晶组织）
3 共晶组织及其形成机理
（2）粗糙－平滑界面：
金属-非金属型
具有不规则或复杂组织形态.
1）由于两相微观结构不同， 所需动态过冷度不同，金属 相任意长大，另一相在其间 隙长大。可得到针状、螺旋 状、树枝状共晶体。
2）由于两相晶体结构不同， 呈非等温界面。
（2）共晶合金(Wsn=0.619） 室温组织（α＋β）共晶
α(黑色) β(白色)
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共晶相图：具有共晶转变特征的相图； 特 点：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）。
一、 相图分析
以Pb-Sn相图为例： （1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点。 （2）线：结晶开始、结束线；共晶线；溶解度曲线。 （3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。
MN
共晶组织及其形成机理
共晶体的形态：两相交替分布。
层片状（a)、棒状(纤维状)(b)、球状（c）、针状（d）、 螺旋状（e）等。
共晶组织及其形成机理 （1）粗糙－粗糙界面：
金属-金属型 金属-金属间化合物型
简单规则形态：
层片状（一般情况）、
棒状(纤维状)、球状（一 相数量明显少于另一相）
3 共晶组织及其形成机理 共晶体的形成(以片状为例）：
(
)共晶
M2 ME
72.26%
ⅡN
2E ME
FM FG
4.87%
初
2E ME
N
22.87%
组织组成物与组织图
相组成物相对量的计算：杠杆定律。 两相组成物的相对含量： （以Wsn=0.5的合金为例） 相组成物：α＋β
2N 60.51%
MN
M 2 39.49%
共晶转变：
tE
LE M N
（4）共晶合金：成分位于共晶点E的合金。 （5）亚共晶合金：成分位于M、E之间的合金。 （6）过共晶合金：成分位于E、N之间的合金。 （7）端部共溶体合金：成分位于M以左、N以右的合金。
二、 共晶系合金的平衡结晶及其组织
以Pb-Sn相图为例： （1）端部固溶体合金(Wsn=0.1）
室温组织（α＋βⅡ）
1 2
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（1）端部固溶体合金(Wsn=0.1） 室温组织（α＋βⅡ）
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶：共晶成分附近的非共晶合金所得到的
完全共晶组织。
（2）离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合 金形成的两相分离的共晶组织。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶 ① 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。 ② 形成原因：位于共晶点附近的合金成分进行不平衡结晶。
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
α初晶 (α＋β)共晶
βⅡ
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
（4）过共晶合金(Wsn=0.7） 室温组织β初＋ αⅡ+(α＋β)共晶
组织组成物与组织图
组织组成物与相组成物的区别： 组织组成物：具有清晰轮廓的独立组成部分，指形态。 相组成物：具有确定的成分及结构，没有形态的概念。
剩余液相:WL=M2/ME =(30-19)/(61.9-19)=25.7%
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