pb—sn共晶相图相及组织组成物的量化分析

相图分析

.2
E′
合金的结晶过程
❖亚共晶合金(Ⅲ合金)的结晶过程合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到2点，
固相成分变化到C点，液相成分变化到E点。此时两相的相对重量为：
Q L ( Q E ) C C 2 1 E % 0Q 0 ,C 2 E 1 E % 00
在2点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反应：
分析方法：可把稳定化合物当作纯组元看待，将相图分成几个部分进行分析。
L+ Mg
Mg2Si
L+ Mg2Si
L+ Si
L+ Mg2Si
Mg2Si+Si
Mg+ Mg2Si
Si
4、根据相图判断合金性能相图机械性能的关系
❖单相固溶体的合金：性能随成分呈抛物线变化。
形成稳定化合物的合金：性能-成分曲线出现拐点。 ❖共晶合金
共晶相图
❖当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。 Pb
温度（℃）
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
❖⑴ 相图分析
A
❖相：相图中有L、、
B
三种相。
❖相区：相图中有三个单 A
相区： L、、；三
B
个两相区： L+、 L+、+ ；一个三相区：即水平线CED。
相图与铸造性能的关系
缩孔
显微缩松
使用性能与相图的关系
工艺性能与相图的关系
第三节铁碳合金相图
❖铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。
❖含碳量为0.02% ~2.14%的称碳钢
❖含碳量> 2.14% 的称铸铁。

Pb-Sn二元相图测定及其组织分析

实验10 二组分合金相图班级：材料（硕）01 组长：丁斌组员：陈越凡门明达王光王晓宇魏瑛康何林温雅欣杨多雪杨俊杰实验日期：2013年5月221.1实验目的1.2①掌握用热分析法测定材料的临界点的方法；②学习根据临界点建立二元合金相图；③自制二元合金金相样品，并分析组织。

热分析法（冷却曲线法）热分析法（冷却曲线法）是绘制凝聚体系相图时常用的方法。

它是利用金属及合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，使得温度－时间关系图上出现平台或拐点，从而得到金属或合金的相转变温度。

由热分析法制相图，先做冷却曲线，然后根据冷却曲线作图。

通常的做法是先将金属或合金全部熔化。

然后让其在一定的环境中自行冷却，通过记录仪记录下温度随时间变化的曲线（步冷曲线）。

以合金样品为例，当熔融的体系均匀冷却时（1所示），如果系统不发生相变，则系统温度随时间变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统冷却速率减慢，冷却曲线上出现转折（如图中b点）。

当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点），此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段（如图中cd线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。

由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可根据它的冷却曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。

根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图（温度－组成图）。

不同组成熔液的冷却曲线对应的相图2所示。

测定一系列不同Pb-Sn合金成分下的由液体缓慢冷却至完全凝固的数据，作冷却曲线，找出转折点或者平台，即对应转变开始或者完成所对应的温度，由此，综合这一系列的温度和其所对应的成分即可作出平衡态下的相图。

图1 图2金相组织分析：何林温雅欣杨多雪杨俊杰组：成分组织相理论相对量相实际相对量α90%87.1% 90%Pb-10%Snα+βⅡβ10%12.9%最终为ɑ固溶体，其冷却到固溶度线以下，将析出二次β，通常呈粒状或小条状分布于晶界与晶内。

Sn-P相图(Pb-Sn)

Pb—Sn 金属相图
文献值：
Pb-Sn体系的熔点对照表:
锡%
0 20 40 60 80 100
熔点温度℃ 327 276 240 190 200 232
最低共熔点温度℃
181 181 181 181
最低共熔混合物组成: 含Sn63%
两种金属的任何一种都能微
T/K
溶于另一种金属中，是一个部分
金属相图(Pb-Sn体系)
一、实验目的三、药品仪器五、实验记录七、结果分析与讨论八、注意事项
二、实验原理四、实验步骤六、数据处理
九、思考题
实验目的
⑴用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图，并掌握应用步冷曲线数据绘制二元体系相图的基本方法；
⑵了解步冷曲线及相图中各曲线所代表的物理意义；
存的三相线；水平线段以下表示纯A(s)和纯B(s)共存的两相区；O为低共熔点。
药品仪器
1. EA/J2P00双笔自动平衡记录仪； 2. 电炉； 3. 镍铬—镍硅热电偶； 4. 大、小坩埚； 5. 保温瓶； 6. 坩埚钳； 7. 冰块、石墨； 8. 锡粒（AR），铅粒（AR）； 9. 等等。
实验步骤
温度--时间曲线，即步冷曲线
转折点：
表示温度随时间的变化率发生了变化。
水平段：
表示在水平段内，温度不随时间而变化。
温度
①a②a/③④
⑤ B
A
温度
A
B
b
b/
L
c
时 (a间/)步冷曲线
L+A(s) L+B(s)
O A(s)+B
0(A)
(Bs%) 100(B)
(b)二元组分凝聚系统相图

Pb-Sn二元相图测定及其组织分析报告

实验10 二组分合金相图班级：材料（硕）01 组长：丁斌组员：越凡门明达王光王晓宇瑛康何林温雅欣多雪俊杰实验日期：2013年5月221.1实验目的1.2①掌握用热分析法测定材料的临界点的方法；②学习根据临界点建立二元合金相图；③自制二元合金金相样品，并分析组织。

热分析法（冷却曲线法）热分析法（冷却曲线法）是绘制凝聚体系相图时常用的方法。

它是利用金属及合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，使得温度－时间关系图上出现平台或拐点，从而得到金属或合金的相转变温度。

由热分析法制相图，先做冷却曲线，然后根据冷却曲线作图。

通常的做法是先将金属或合金全部熔化。

然后让其在一定的环境中自行冷却，通过记录仪记录下温度随时间变化的曲线（步冷曲线）。

以合金样品为例，当熔融的体系均匀冷却时（1所示），如果系统不发生相变，则系统温度随时间变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统冷却速率减慢，冷却曲线上出现转折（如图中b点）。

当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点），此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段（如图中cd线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。

由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可根据它的冷却曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。

根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图（温度－组成图）。

不同组成熔液的冷却曲线对应的相图2所示。

测定一系列不同Pb-Sn合金成分下的由液体缓慢冷却至完全凝固的数据，作冷却曲线，找出转折点或者平台，即对应转变开始或者完成所对应的温度，由此，综合这一系列的温度和其所对应的成分即可作出平衡态下的相图。

图1 图2实验结果：金相组织分析：何林温雅欣多雪俊杰组：成分组织相理论相对量相实际相对量90%Pb-10%Sn α+βⅡα90% 87.1% β10% 12.9%最终为ɑ固溶体，其冷却到固溶度线以下，将析出二次β，通常呈粒状或小条状分布于晶界与晶。

pb sn合金的相组成物和组织组成物

pb sn合金的相组成物和组织组成物PB-Sn合金是一种常用的金属合金，由铅（Pb）和锡（Sn）两种金属元素组成。

它具有许多重要的应用，特别是在电子工业和焊接领域。

本文将重点介绍PB-Sn合金的相组成物和组织组成物。

PB-Sn合金的相组成物是指合金中不同相的存在情况。

相是指具有一定的化学成分和结构特征的固态物质。

在PB-Sn合金中，主要存在两种相，即α相和β相。

α相是一种固溶体相，其主要成分是锡。

β相是一种亚稳定相，其主要成分是铅。

在PB-Sn合金中，α相和β相的含量与合金的成分比例和处理工艺有关。

一般来说，合金中锡的含量越高，α相的含量就越高。

PB-Sn合金的组织组成物是指合金的微观组织结构。

在PB-Sn合金中，主要存在两种组织结构，即共晶组织和共晶固溶体组织。

共晶组织是指合金中α相和β相以共晶方式存在的结构。

共晶固溶体组织是指合金中α相和β相以固溶体的形式存在的结构。

共晶组织和共晶固溶体组织的形成与合金的冷却速率和成分比例有关。

在合金冷却速度较快的情况下，共晶组织容易形成；在合金冷却速度较慢的情况下，共晶固溶体组织容易形成。

PB-Sn合金的相组成物和组织组成物对合金的性能有重要影响。

首先，相的存在情况影响合金的硬度和强度。

α相是一种较硬的相，可以提高合金的硬度和强度；β相是一种较软的相，可以降低合金的硬度和强度。

其次，组织的存在形式影响合金的韧性和塑性。

共晶组织具有较高的韧性和塑性，可以提高合金的抗拉强度和延伸性；共晶固溶体组织具有较低的韧性和塑性，容易导致合金的脆性断裂。

此外，相的存在情况和组织的存在形式还会影响合金的热传导性能、电导率和热膨胀系数等。

为了获得所需的相组成物和组织组成物，可以通过调整合金的成分比例和处理工艺来实现。

例如，可以通过改变铅和锡的比例来控制α相和β相的含量；可以通过改变合金的冷却速度来控制共晶组织和共晶固溶体组织的形成。

此外，还可以通过添加其他元素或进行热处理等方式来改善合金的性能。

铅锡共晶相图分析

1、相图分析图3-12为一般共晶型的Pb-Sn合金相图。

其中AEB线为液相线，ACEDB线为固相线，A点为铅的熔点（327℃），B点为锡的熔点（232℃）。

相图中有L、α、β三种相，形成三个单相区。

L代表液相，处于液相线以上。

α是Sn溶解在Pb中所形成的固溶体，位于靠近纯组元Pb的封闭区域内。

β是Pb溶解在Sn中所形成的固溶体，位于靠近纯组元Sn的封闭区域内。

在每两个单相区之间，共形成了三个两相区，即L+α、L+β和α+β。

图3-12 Pb-Sn二元合金相图相图中的水平线CED称为共晶线。

在水平线对应的温度（183℃）下，E点成分的液相将同时结晶出C点成分的α固溶体和D点成分的β固溶体：LE ⇄ ( αC+ βD)。

这种在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程称为共晶转变或共晶反应。

共晶反应的产物即两相的机械混合物称为共晶体或共晶组织。

发生共晶反应的温度称为共晶温度，代表共晶温度和共晶成分的点称为共晶点，具有共晶成分的合金称为共晶合金。

在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称为亚共晶合金，位于共晶点以右的合金称为过共晶合金。

凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。

发生共晶反应时，L、α、β三个相平衡共存，它们的成分固定，但各自的重量在不断变化。

因此，水平线CED是一个三相区。

相图中的CF线和DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的溶解度曲线（即饱和浓度线），称为固溶线。

可以看出，随温度降低，固溶体的溶解度下降。

2、典型合金的结晶过程⑴含Sn量小于C点成分合金的结晶过程（以合金Ⅰ为例）由图3-12可见，该合金液体冷却时，在2点以前为匀晶转变，结晶出单相α固溶体，这种从液相中结晶出来的固相称为一次相或初生相。

匀晶转变完成后，在2、3点之间，为单相α固溶体冷却，合金组织不发生变化。

温度降到3点以下，α固溶体被Sn 过饱和，由于晶格不稳，便出现第二相—β相，显然，这是一种固态相变。

Sn-Pb相图(Pb-Sn)

纯物质的步冷曲线如①、⑤所示，如①从高温冷却，开始降温很快，ab线的斜率决定于体系的散热程度，冷到Ａ的熔点时，固体Ａ开始析出，体系出现两相平衡（液相和固相Ａ），此时温度维持不变，步冷曲线出现水平段，直到其中液相全部消失，温度才下降。
混合物步冷曲线如②、④所示，如② 起始温度下降很快(如a/b/段)，冷却到b/ 点时，开始有固体Ａ析出，这时体系呈两相，因为液相的成分不断改变，所以其平衡温度也不断改变。由于凝固热的不断放出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小 (b/c/段)。到了低共熔点c/后，体系出现三相平衡L=A(s)+B(s)，温度不再改变，步冷曲线又出现水平段，直到液相完全凝固后，温度又开始下降。
观察升温情况启动自动平衡记及时停止加热录仪有关开关
取出样品、观察降温情况取出样品、放实验结束记录及时停止实验入新样品测试数据恢复原状
准备样品: 准备样品:
按以下比例配制
锡的百分含量0%来自20%30%61.9%
80%
100%
锡(g) 铅(g)
0 100
20 80
30 70
61.9 38.1
80 20
100 0
零点制备：
取出冰块，敲碎，放到500ml 水中搅拌至冰不再溶解，倒入保温瓶中至3/4高，再放入少许冰块，以保证保温瓶中的水温度为0℃ 。 ℃
样品埋入方法：
小坩锅放入被测样品，大坩锅装满沙，用旋转的办法把小坩锅埋入到大坩锅的沙中，埋入的深度应保证沙比样品高，或至少一样高。
样品加热及保温：
在样品表面覆盖少许石墨，插好热电偶，围好保温砖，插上电炉插头，开始加热。
何时停止加热？何时停止加热？
纯Pb、纯Sn、含锡61.9%（低共熔物）三个样品，如果出现转折点，则停止加热。含锡20%、含锡30%、含锡80%三个样品，如果出现转折点，再升高 50 ℃后，则停止加热。则停止加热。

Pb-Sn二元相图测定及其组织分析

实验10 二组分合金相图班级：材料（硕）01 组长：丁斌组员：陈越凡门明达王光王晓宇魏瑛康何林温雅欣杨多雪杨俊杰实验日期：2013年5月221.1实验目的1.2①掌握用热分析法测定材料的临界点的方法；②学习根据临界点建立二元合金相图；③自制二元合金金相样品，并分析组织。

热分析法（冷却曲线法）热分析法（冷却曲线法）是绘制凝聚体系相图时常用的方法。

它是利用金属及合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，使得温度－时间关系图上出现平台或拐点，从而得到金属或合金的相转变温度。

由热分析法制相图，先做冷却曲线，然后根据冷却曲线作图。

通常的做法是先将金属或合金全部熔化。

然后让其在一定的环境中自行冷却，通过记录仪记录下温度随时间变化的曲线（步冷曲线）。

以合金样品为例，当熔融的体系均匀冷却时（1所示），如果系统不发生相变，则系统温度随时间变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统冷却速率减慢，冷却曲线上出现转折（如图中b点）。

当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点），此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段（如图中cd线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。

由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可根据它的冷却曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。

根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图（温度－组成图）。

不同组成熔液的冷却曲线对应的相图2所示。

测定一系列不同Pb-Sn合金成分下的由液体缓慢冷却至完全凝固的数据，作冷却曲线，找出转折点或者平台，即对应转变开始或者完成所对应的温度，由此，综合这一系列的温度和其所对应的成分即可作出平衡态下的相图。

图1 图2实验结果：金相组织分析：何林温雅欣杨多雪杨俊杰组：成分组织相理论相对量相实际相对量90%Pb-10%Sn α+βⅡα90% 87.1% β10% 12.9%最终为ɑ固溶体，其冷却到固溶度线以下，将析出二次β，通常呈粒状或小条状分布于晶界与晶内。