第三章二元合金的相结构与结晶包晶相图详解.ppt

§3-6 包晶相图及其合金的结晶 一、相图分析 包晶反应的推广 包晶反应（Peritectic） 包析反应（Peritectoid） 合晶反应（Syntectic） * * MSE2006 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 包晶转变：一定成分固相和液相生成另一定成分固相的转变。 包晶相图：具有包晶转变特征的相图。 当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶，并发生包晶反应时所构成的相图称作包晶相图。 以Pt-Ag相图为例分析。 L+? L+? L ? ? ? +? b a ?? ? + L 一、相图分析 A、B分别为Pt、Ag的熔点。 P、D分别为Ag在Pt中和Pt 在Ag中的最大溶解度点 E、F分别为室温下Ag在Pt中和Pt 在Ag中的溶解度点 (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 (1) 点： (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 + ? + ? 。 ?：溶质Ag在Pt中的固溶体， ?：溶质Pt在Ag中的固溶体。 一、相图分析 在一定温度下，由一个液相包着一个固相生成另一新固相的反应称包晶转变或包晶反应。 液相L包着固相α，生成新相β，在L与α的界面上形核，并向L和α两个方向长大的过程。 包晶反应： 包晶点D和包晶温度tD： D (一)包晶合金的结晶（合金Ⅰ） 包晶转变结束后，液相和α相消失，全部转变为β相 L → L+ α → β → β+ αⅡ (一)包晶合金的结晶（合金Ⅰ） 匀晶转变 + 包晶转变 + 脱溶过程 L→ L+ α → （L+ α +β）→ β → 室温相组成：α+β 室温组织组成： β+ αⅡ β+αⅡ 当温度降低到D(1186℃)时， (一)包晶合金的结晶（合金Ⅰ） 液相成分沿着AC线达到C点，固相成分沿着AP线达到P点， 发生包晶反应前，两相的百分含量： 包晶转变结束后，液相和α相消失，全部转变为β相。 包晶转变 Ⅰ Ⅲ Ⅱ L+? L+ ? ?+? ? ? 1 2 L ? 室温下相组成的相对量计算： 室温下组织组成物的相对量计算： (一)包晶合金的结晶（合金Ⅰ） 3 E F 室温相组成：α+β 室温组织组成：β+αⅡ （二）成分在PD之间合金的结晶（合金Ⅱ ） L→ L+α→ L+α+β→ α+β→ 匀晶转变 + 包晶转变 + 脱溶过程 合金Ⅲ的平衡结晶过程 α+βⅡ+β+αⅡ 室温相组成： α + β+ αⅡ＋βⅡ 室温组织组成： α+β Ⅰ Ⅲ Ⅱ L+? L+ ? ?+? ? ? 1 2 L ? （二）成分在PD之间合金的结晶（合金Ⅱ ） 当温度降低到1186℃时，发生包晶反应前相的相对量计算： 2 P C 包晶合金发生包晶反应前相的相对量： D （三）成分在PC之间合金的结晶（合金Ⅲ） 合金Ⅲ的平衡结晶过程 时间 温度 冷却曲线 L→ L+α→ L+α+β→ L+β→ β → ：匀晶转变+包晶转变+匀晶转变+脱熔过程 β+αⅡ 室温相组成： 室温组织组成： α+β 包晶反应后哪相剩余？ β+ αⅡ 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。 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。 α 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。 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） * *