材料科学基础二元相图01.ppt

* 共晶转变(共晶反应) 共晶相图及特点 共晶组织 7.3.2 共晶相图及其合金凝固 由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。 L E ? αC + βD 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 共晶转变产物——两相混合物 L α β α+β L+α L+β * L α β α+β L+α L+β 固溶线 固溶线 (1)点 共晶相图分析 纯组元熔点 共晶点 E 最大溶解度点 C, D 液相线 溶解度曲线(固溶线) CF, DG 固相线 共晶线 CED 单相区 3 三相区 1 两相区 3 (2)线 α相：B原子溶入A基体中形成的固溶体 β相：A原子溶入B基体中形成的固溶体 反映不同温度时的溶解度变化 (3)区 * 共晶反应分析 共晶温度：两组元的混合使合金的熔点比各组元低，液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对应的温度称为共晶温度。 共晶合金：成分对应共晶点的合金为共晶合金。 亚共晶合金：成分位于C，E两点之间的合金为亚共晶合金。 过共晶合金：成分位于E，D两点之间的合金为过共晶合金。 共晶反应线 表示从C点到D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 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 LE ? αC + βD 共晶合金的平衡凝固及其组织 以Pb-Sn合金为例 a. WSn 2 ％的铅锡合金 (c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning? is a trademark used herein under license. b. 2 ％ WSn 19 ％的铅锡合金 1以上 1-2 2-3 3以下 在3点以前为匀晶转变，结晶出单相? 固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。 温度降到3点以下， ? 固溶体中Sn过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相—? 相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。用βII表示。 室温组织：α + βII c. 共晶合金 WSn = 61.9 ％的合金 c. 共晶合金 WSn = 61.9 ％的合金 183oC 在共晶转变过程中，L、 ?、 ? 三相共存, 三个相的量在不 断变化，但它们各自成分是固定的。 共晶组织中的相称共晶相。共晶转变结束时，? 和 ? 相的相对重量百分比为： 室温组织： α + β + α II +βII 室温下两相的重量百分比 E′ d. 亚共晶合金 19％ WSn 61.9 ％的合金 室温组织： α初+(α +β) + α II +βII T 时间 e. 过共晶合金 室温组织： β初+(α +β) + α II +βII 综上： 根据对上述不同成分合金的组织分析表明，尽管不同成分的合金具有不同的显微组织，但在室温下，F-G范围内的合金组织均由两个基本相构成。所以，两相合金的显微组织实际上是通过组成相的不同形态，以及其数量、大小和分布等形式体现出来，由此得到不同性能的合金。 组织分区图 α+β 组织组成物：图中所标的α， β，α II ，βII，(α +β)等叫做组织组成物。 * Pb-Sn合金组织组成物在相图上的标注 课堂练习1： 一个二元共晶反应如下：LwB=0.75?αwB=0.15+βwB=0.95，求(1)wB=0.50的合金凝固后， α初与共晶体(α+β)共晶的相对量； 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，问该合金成分如何？ 课堂练习2： 组元A（熔点327oC）和组元B（熔点232oC）的共晶成分为61.9%的B，在共晶温度时（183oC），B在A中的固溶度为19.2%，A在B中的固溶度为2.5%，室温时，A中尚能固溶1%B，而B中几乎不能固溶A，根据上述条件： 1、做出A-B相图，并标明各点、线和相区的名称 2、绘出含70%B合金的冷却曲线及各温度阶段的组织示意图，并计算合金在共晶温度和室温下的相组成物和组织组成物的重量百分数。 共晶合金的非平衡凝固 (1)伪共晶 在平衡凝固条件下，只有共晶成分的合金才能得到全部的共晶组织。 在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 具有共晶转变的合金，当合金溶液过冷到两条液相线的延长线所包围的影线区时，可得到共晶组织。影线区称为伪共晶区。 伪共晶组织特点： 伪共晶组织的形态特征与共晶组织完全相同，只是它的合金成分不是共晶成分。 * 伪共晶区的特点