第三章 共晶相图及其结晶

(7)
亚共晶成分： C~E 亚共晶转变式： L → αc + (αC +βD)
先共晶相
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共晶体(组织)
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（四） 过共晶合金
结晶过程： L β初 L α+β α βⅡ β αⅡ 室温组织： β初+(α+β)共+ α Ⅱ
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过共晶成分： E~D 过共晶转变式： βD + (αC +βD)
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(17) 例题4.3.2 共晶反应如下：
LwB=0.75==αwB=0.15 +β wB=0.95
求(1)wB=0.50的合金凝固后， α初与共晶体(α+ β)的相对量；
α相与 β相的相对量。 (2)若共晶反应后β初和(α+ β)共晶各占一半，问合金成分 如何。
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(13)
第 三 节 二 元 共 晶 相 图
（二） 粗糙-平滑界面（金属-非金属型）共晶 • 特点：形态不规则
（三） 平滑-平滑界面共晶 特点：形态很不规则
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四、 共晶系合金的非平衡凝固和组织
（一） 伪共晶组织 • 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。 • 伪共晶区的位置：与共晶两相的 结晶速度有关。偏向晶体结构复 杂及具有平滑界面的相的一边。
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(5) 共晶成分 A
Ⅰ
C E D B
F
G
E : 共晶点(包含共晶的成分与温度) 共晶转变式：LE → αC+ βD
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实际转变过程复杂：
A
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L
B
Ⅰ
C
E D
αC
+
LE
βD
αC→αF+βG
F
βD→βG+αF + βG β
G
X越大，热裂倾向越大（因 为液固两相共存的温区大）。
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（三） 锻造、压力加工及切削加工性能
单相固溶体的锻造与压力加工性能较佳， 但切削加工性能不好； 合金为两相混合物时，切削加工性能较好， 但锻造与压力加工性能较差。 总体： 单相固溶体不宜制作铸件而适于承受压力 加工；铸造材料应当选用共晶体尽可能多的合 金
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(29)
Cu-Pb二元相图
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(30)
(3)熔晶相图 • 熔晶转变：一定温度时，从一个固相分解成一个 液相和另一个固相的反应。 反应式：δ γ+L 图形特点： γ δ
L
• 相图实例；Fe-B，Fe-S，Cu-Sb
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例
题
(24)
例题2： (1)水平线上反应 的性质。 (2)各区域的组织 组成物。 (3)合金Ⅰ、Ⅱ的 冷却过程 (4)合金Ⅰ、Ⅱ室 温时组织组成 物的相对质量 表达式。
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第七节 其他类型的二元合金相图
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一、形成化合物的二元相图 • 稳定化合物：有固定的熔点，熔点以下保持固有的结 构而不发生分解。 • 不稳定化合物：加热至一定温度时发生分解。
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第六节 包晶相图及其合金的结晶
(19)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成 分的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。 • 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具 有包晶转变的相图。 • 图形特点：
L β Lp+αc = βD 一、相图分析 点： 线： 区：
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(31)
Fe-B二元相图
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(32)
（二）合成型恒温转变相图 (1)具有包析转变的相图 • 包析转变：一定温度时，有两个一定成份的固相生成 另一个一定成分的固相的转变。 反应式： β + α γ 图形特点： β
γ
α
• 相图实例：Fe-B，Fe-Sn，U-Si，Al-Cu
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(45) 塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金。 热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金
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第三章 相图 总结
(46)
1. 相、相律（f=c-p+1）、杠杆定律 2. 二元匀晶相图分析及平衡凝固、非平衡凝固（微 观偏析,宏观偏析），成分过冷及对固溶体生长 形态的影响 3. 二元共晶相图分析及平衡凝固，共晶组织、伪 共晶、离异共晶 4. 二元包晶相图分析及平衡凝固，包晶反应机理。 5. 二元相图类型及分析方法 6. 铁碳相图分析，铁碳合金组织及性能 7、铸锭的组织、偏析
αF
注意： (1) 共晶转变产物(α+β) 多相邻间隔协同长大， 称为共晶体或共晶组织；
(2)共晶体中随后析出的二次相多依附于原共 晶体生长，故往往观察不到。
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（三） 亚共晶合金
结晶过程： L α初 L α+β α βⅡ β αⅡ 室温组织： α初+(α+β)共+β Ⅱ
(38)
①相邻相区的相数差1（点接触除外）－相区接触 法则；
②三相区的形状是一条水平线，其上三点是平衡相 的成分点。
③若两个三相区中有2个相同的相，则两水平线之 间必是由这两相组成的两相区。 ④单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区。
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共晶、包晶、共析反应图型与反应式比较
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一、 相图分析步骤
• 相图分析步骤
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① 以稳定的化合物分割相图；
② 确定各点、线、区的意义；
③ 分析具体合金的结晶过程及其组织变化。
注：虚线、点划线的意义－尚未准确确定的数据、磁学 转变线、有序－无序转变线。
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（一） 复杂二元相图的分析方法
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α
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二、包晶合金的平衡凝固和组织
（一）
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ωAg=0.424的Pt-Ag合金
• 结晶过程： • 包晶转变机理：
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（二）其他包晶合金的平衡凝固
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三、 包晶合金的非平衡凝固和组织
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二 相图与合金 性能之间的关系
（一）机械性能和 物理性能 固溶体强硬度较 纯金属高 共晶成分附近 性能突变
(42)
线性
纯金属导电性较 固溶体高
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(43) （二）根据相图判断合金的 铸造性能 铸造性能：根据液固相线 之间的距离X X越大，成分偏析越严重 （因为液固相成分差别大）； X越大，流动性越差（因为 枝晶发达）；
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各成分合金的组织构成
A
E B
C
D
αⅠ αⅠ+βⅡ
F
G
βⅠ+αⅡ
α先共晶+βⅡ +(α+β)共晶
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(α+β)共晶
β先共晶+αⅡ +(α+β)共晶
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三、 共晶组织及其形成机理
• 基本特征：两相交替排列 • 分类： 粗糙-粗糙界面（金属-金属型）共晶 粗糙-平滑界面（金属-非金属型）共晶 平滑-平滑界面（非金属-非金属型）共晶