1、7.3.3 二元包晶相圖二元包晶相圖包晶相圖概述包晶相圖概述v 有些合金當凝固到一定溫度時，已結(jié)晶出有些合金當凝固到一定溫度時，已結(jié)晶出來的一定成分的來的一定成分的固相固相與與剩余液相剩余液相(有確定成有確定成分分)發(fā)生反應(yīng)生成另一種固相的恒溫轉(zhuǎn)變過發(fā)生反應(yīng)生成另一種固相的恒溫轉(zhuǎn)變過程稱為程稱為包晶轉(zhuǎn)變（包晶轉(zhuǎn)變（peritectic reaction）。v 兩組元在液態(tài)下無限互溶，固態(tài)下只能部兩組元在液態(tài)下無限互溶，固態(tài)下只能部分互溶并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖稱為分互溶并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖稱為二元包二元包晶相圖（晶相圖（the peritectic phase diagram）。v 具有包晶轉(zhuǎn)變的

2、二元合金有：具有包晶轉(zhuǎn)變的二元合金有：CuSn、FeC、CuZn、AgSn、AgPt 。 Pt-Ag包晶相圖包晶相圖LLDP42.41. 1. 包晶相圖分析包晶相圖分析 相區(qū)：相區(qū)：三個單相區(qū)三個單相區(qū)：L相區(qū)、相區(qū)、相區(qū)和相區(qū)和相區(qū)；相區(qū)；三個雙相區(qū)三個雙相區(qū)：L+相區(qū)、相區(qū)、L+相區(qū)、相區(qū)、+相相區(qū)；區(qū)；一個三相區(qū)：一個三相區(qū)：三相共存于三相共存于DPC線線 L+線：線：固相線、液相線、水平線固相線、液相線、水平線(DPC)為包為包晶轉(zhuǎn)變線，晶轉(zhuǎn)變線， 包晶轉(zhuǎn)變線上的合金在該溫度下發(fā)生包包晶轉(zhuǎn)變線上的合金在該溫度下發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：晶轉(zhuǎn)變： LC+D =PP點為包晶反應(yīng)點，在點為包晶反應(yīng)點，在

3、P點成分的合點成分的合金，可全部發(fā)生包晶反應(yīng)，由液、固金，可全部發(fā)生包晶反應(yīng)，由液、固兩相形成兩相形成相單相。相單相。所有的成分在所有的成分在DC范圍內(nèi)的合金在此范圍內(nèi)的合金在此溫度都將發(fā)生三相平衡的包晶轉(zhuǎn)變。溫度都將發(fā)生三相平衡的包晶轉(zhuǎn)變。 除除P點以外，在水平線上其他成分的點以外，在水平線上其他成分的合金包晶反應(yīng)不完全，除生成合金包晶反應(yīng)不完全，除生成相以相以外，外，P點以右合金有液相過剩，點以右合金有液相過剩，P點以點以左合金有左合金有相過剩。相過剩。 LLDP1242.42.包晶系合金的平衡凝固包晶系合金的平衡凝固（1） 包晶點包晶點(P)(P)合金合金在在01點溫度范圍，合金為液相。

4、點溫度范圍，合金為液相。在在1點溫度，合金開始結(jié)晶出固相點溫度，合金開始結(jié)晶出固相。在在12點溫度范圍，合金發(fā)生勻晶點溫度范圍，合金發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變，L。在略高于在略高于2點溫度，合金處于液相點溫度，合金處于液相和和相的兩相平衡，液相的平衡成分相的兩相平衡，液相的平衡成分為為C點成分，點成分，相的成分為相的成分為D點成分。點成分。 wLDPDC100% 42.4 10.566.310.5100% 57.3%wPCDC100% 66.3 42.466.310.5100% 42.7%兩平衡相的重量分別為：兩平衡相的重量分別為：在在2點溫度時，合金發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，點溫度時，合金發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，LC+D

5、P，處于三相平衡。，處于三相平衡。當溫度略低于當溫度略低于2點時，結(jié)晶終了。點時，結(jié)晶終了。液相和固相液相和固相全部消失全部消失，合金處于單，合金處于單相相狀態(tài)。狀態(tài)。 包晶轉(zhuǎn)變時，包晶轉(zhuǎn)變時，相一般是在相一般是在相相上形成一層外殼，把上形成一層外殼，把相包圍起來，相包圍起來，與與L相隔絕，然后通過原子向兩邊擴相隔絕，然后通過原子向兩邊擴散，消耗散，消耗相和相和L相而長大。相而長大。在低于在低于2點溫度，從點溫度，從相中將析出次相中將析出次生相生相，。合金處于。合金處于和和兩相兩相平衡。隨著溫度下降，平衡。隨著溫度下降，相成分沿相成分沿PF線變化，線變化，相成分沿相成分沿DE線變化。兩平線變化

6、。兩平衡相的重量也隨之而變。衡相的重量也隨之而變。 v發(fā)生包晶反應(yīng)：發(fā)生包晶反應(yīng)：LC+D =P為恒溫為恒溫反應(yīng)反應(yīng)v結(jié)晶過程：結(jié)晶過程： LL+ 勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變v室溫組織：室溫組織：+ 包晶點包晶點( (P)P)合金合金的平衡凝固的平衡凝固包晶點包晶點(P)(P)合金的室溫組織合金的室溫組織（2） 包晶點包晶點(P)(P)以右合金以右合金I I的平衡凝固的平衡凝固LLDP12G123442.4在在01點溫度范圍，合金為液相。點溫度范圍，合金為液相。在在1點溫度時，合金開始結(jié)晶，從點溫度時，合金開始結(jié)晶，從液相中結(jié)晶出固相液相中結(jié)晶出固相。在在12點溫度范圍，

7、發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，點溫度范圍，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，合金處于固液兩相平衡。合金處于固液兩相平衡。在略高于包晶轉(zhuǎn)變溫度時，合金處在略高于包晶轉(zhuǎn)變溫度時，合金處于于和液相兩相平衡。和液相兩相平衡。兩平衡相的重量分別為：兩平衡相的重量分別為： %.%DCDP%DCDGwL357100100%.%DCPC%DCGCw742100100 顯然，包晶反應(yīng)中液相的相對顯然，包晶反應(yīng)中液相的相對量超出包晶反應(yīng)所需比例，量超出包晶反應(yīng)所需比例，包晶反包晶反應(yīng)后有液相剩余。應(yīng)后有液相剩余。 因此，包晶轉(zhuǎn)變后，合金處于因此，包晶轉(zhuǎn)變后，合金處于L和和兩相平衡兩相平衡。繼續(xù)冷卻，在繼續(xù)冷卻，在23點溫度范圍，從點溫度范圍，從液相

8、中結(jié)晶出液相中結(jié)晶出相，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，相，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，直至直至3點溫度時，液相全部消失。此點溫度時，液相全部消失。此時，合金處于單相時，合金處于單相狀態(tài)。狀態(tài)。 以后，隨著溫度繼續(xù)下降，在以后，隨著溫度繼續(xù)下降，在4點點以下溫度范圍，從以下溫度范圍，從相中析出次生相相中析出次生相，。此時，合金處于。此時，合金處于和和兩兩相平衡，直至室溫。相平衡，直至室溫。合金在室溫處于合金在室溫處于和和兩相平衡，室兩相平衡，室溫組織為溫組織為+。（3） 包晶點包晶點(P)(P)以右合金以右合金IIII的平衡凝固的平衡凝固LLDP1212342.4在在01點溫度范圍，合金為液相。點溫度范圍，合金為液相。在在1

9、點溫度時，合金開始結(jié)晶，從點溫度時，合金開始結(jié)晶，從液相中結(jié)晶出固相液相中結(jié)晶出固相 。在在12點溫度范圍，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，點溫度范圍，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，合金處于固液兩相平衡。合金處于固液兩相平衡。溫度達到溫度達到2點，液相全部轉(zhuǎn)變?yōu)辄c，液相全部轉(zhuǎn)變?yōu)?相，相，此時的組織為此時的組織為 單相組織。單相組織。23點范圍內(nèi)合金不發(fā)生任何組織點范圍內(nèi)合金不發(fā)生任何組織轉(zhuǎn)變，仍為轉(zhuǎn)變，仍為 單相組織。單相組織。當溫度達到當溫度達到3點時，由點時，由 相開始脫溶相開始脫溶出出相相因此，室溫組織為：因此，室溫組織為： （4）包晶點包晶點(P)(P)以右合金以右合金IIIIII的平衡凝固的平衡凝固LLDP1212

10、31242.4室溫組織為：室溫組織為： 單相組織單相組織（5） 包晶點包晶點(P)(P)以左合金以左合金I I的平衡凝固的平衡凝固LLDP1212H42.4液態(tài)合金冷卻到液態(tài)合金冷卻到12點時，發(fā)生勻點時，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，液相中先結(jié)晶出初晶晶轉(zhuǎn)變，液相中先結(jié)晶出初晶相。相。 相成分沿相成分沿AD變化，液相成分沿變化，液相成分沿AC變化。變化。當溫度達到當溫度達到2點時，液相成分相當點時，液相成分相當于于C點成分，點成分， 相成分相當于相成分相當于D點成點成分，合金處于分，合金處于LC+D兩相平衡狀態(tài)。兩相平衡狀態(tài)。兩平衡相的重量分別為：兩平衡相的重量分別為：%.%DCDP%DCDHwL35710

11、0100%.%DCPC%DCHCw742100100 顯然，包晶反應(yīng)中顯然，包晶反應(yīng)中相的相對量相的相對量超出包晶反應(yīng)所需比例，超出包晶反應(yīng)所需比例，包晶反應(yīng)包晶反應(yīng)后有后有相剩余。相剩余。因此，包晶轉(zhuǎn)變后，合金處于因此，包晶轉(zhuǎn)變后，合金處于和和兩相平兩相平衡。衡。溫度低于溫度低于2點時，開始分別從點時，開始分別從、兩相中脫兩相中脫溶出溶出 和和結(jié)晶過程：結(jié)晶過程：LL+L+ 勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變勻晶反應(yīng)包晶反應(yīng)脫溶轉(zhuǎn)變 室溫組織：室溫組織：+ + （6）包晶點包晶點(P)(P)以左其它合金以左其它合金的平衡凝固的平衡凝固LLDP1242.4LLDP1242.4（6）包晶點包晶點(P)(P

12、)以左其它合金以左其它合金的平衡凝固的平衡凝固 在包晶轉(zhuǎn)變過程中，在包晶轉(zhuǎn)變過程中，相是包圍在相是包圍在相的外面，通過消耗液相和相的外面，通過消耗液相和相而生長。相而生長。在這過程中，液相和在這過程中，液相和相的原子是不能相的原子是不能直接交換的，而必須通過在直接交換的，而必須通過在相中的擴散相中的擴散來傳遞。來傳遞。 原子在固相中的擴散速度是很慢的，原子在固相中的擴散速度是很慢的，所以，只有在平衡冷卻條件下，也就是所以，只有在平衡冷卻條件下，也就是冷卻速度很慢的情況下，包晶轉(zhuǎn)變才能冷卻速度很慢的情況下，包晶轉(zhuǎn)變才能充分進行。充分進行。3. 3. 包晶系合金的非平衡凝固包晶系合金的非平衡凝固

13、在實際生產(chǎn)的條件下，由于冷卻速在實際生產(chǎn)的條件下，由于冷卻速度較快，包晶轉(zhuǎn)變不能充分進行，因而度較快，包晶轉(zhuǎn)變不能充分進行，因而通常達不到平衡狀態(tài)。通常達不到平衡狀態(tài)。 對于成分為對于成分為PC范圍的合金，在平范圍的合金，在平衡冷卻條件下，包晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中不存在衡冷卻條件下，包晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中不存在相。相。 但是，在非平衡冷卻條件下，由于但是，在非平衡冷卻條件下，由于包晶轉(zhuǎn)變不完全，使得包圍在包晶轉(zhuǎn)變不完全，使得包圍在相中的相中的相在包晶轉(zhuǎn)變后仍有殘留，通常把這相在包晶轉(zhuǎn)變后仍有殘留，通常把這種組織稱為種組織稱為核心（或包心）組織核心（或包心）組織。 LLDP1242.4 另外，在含另外，在含Ag低

14、于低于D點的合金，在平衡點的合金，在平衡冷卻條件下不發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變。冷卻條件下不發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變。 但在非平衡條件下，由于擴散受抑制，初但在非平衡條件下，由于擴散受抑制，初晶晶相出現(xiàn)枝晶偏析，固相線平均成分發(fā)生相出現(xiàn)枝晶偏析，固相線平均成分發(fā)生偏移（如圖中的虛線所示）。偏移（如圖中的虛線所示）。 這樣，在包晶轉(zhuǎn)變溫度時，仍有液相存這樣，在包晶轉(zhuǎn)變溫度時，仍有液相存在，從而發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，形成在，從而發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，形成相。相。 包晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的非平衡組織可以通過擴散包晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的非平衡組織可以通過擴散退火來消除。退火來消除。4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 包晶轉(zhuǎn)變有兩個顯著特點：包晶轉(zhuǎn)變有

15、兩個顯著特點：一是一是包晶轉(zhuǎn)變的形成相依附在初晶包晶轉(zhuǎn)變的形成相依附在初晶相上形成；相上形成；二是二是包晶轉(zhuǎn)變的不完全性。包晶轉(zhuǎn)變的不完全性。 根據(jù)這兩個特點，在工業(yè)上可根據(jù)這兩個特點，在工業(yè)上可有下述應(yīng)用。有下述應(yīng)用。(1). 在軸承合金中的應(yīng)用在軸承合金中的應(yīng)用 (2). 包晶轉(zhuǎn)變的細化晶粒作用包晶轉(zhuǎn)變的細化晶粒作用 4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 (1). 在軸承合金中的應(yīng)用在軸承合金中的應(yīng)用 滑動軸承是一種重要的機器零件?；瑒虞S承是一種重要的機器零件。由于價格昂貴，更換困難，所以希望由于價格昂貴，更換困難，所以希望軸在工作中所受的磨損最小。軸在工作中所受的磨損最小。為此

16、，希望軸承材料的組織由具有為此，希望軸承材料的組織由具有足夠塑性和韌性的基體及均勻分布的足夠塑性和韌性的基體及均勻分布的硬質(zhì)點所組成。硬質(zhì)點所組成。4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 這些硬質(zhì)點一般是金屬化合物，所這些硬質(zhì)點一般是金屬化合物，所占的重量為占的重量為5%50%。 軟的基體使軸承具有良好的磨合性軟的基體使軸承具有良好的磨合性，不會因受沖擊而開裂。，不會因受沖擊而開裂。 硬的質(zhì)點使軸承具有小的摩擦系數(shù)硬的質(zhì)點使軸承具有小的摩擦系數(shù)和抗咬合性能。和抗咬合性能。 4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 這些合金先結(jié)晶出硬

17、的化合物這些合金先結(jié)晶出硬的化合物，然，然后通過包晶反應(yīng)形成軟的固溶體后通過包晶反應(yīng)形成軟的固溶體，并把，并把硬的化合物質(zhì)點包圍起來，從而得到在硬的化合物質(zhì)點包圍起來，從而得到在軟的基體上分布著硬的化合物質(zhì)點的組軟的基體上分布著硬的化合物質(zhì)點的組織?？?。 在軸運轉(zhuǎn)時，軟的基體很快被磨損在軸運轉(zhuǎn)時，軟的基體很快被磨損而凹下去，貯存潤滑油，硬的質(zhì)點比較而凹下去，貯存潤滑油，硬的質(zhì)點比較抗磨便凸起來，支承軸所施加的壓力，抗磨便凸起來，支承軸所施加的壓力，這樣就可保證了理想的磨擦條件和極低這樣就可保證了理想的磨擦條件和極低的磨擦系數(shù)。的磨擦系數(shù)。 Sn-Sb系軸承合金就屬此例系軸承合金就屬此例。 Sn

18、-Sb軸承合金平衡組織軸承合金平衡組織其中，其中，相呈黑色，相呈黑色，是包晶反應(yīng)的產(chǎn)物。是包晶反應(yīng)的產(chǎn)物。呈白色的點狀，呈白色的點狀，由由相產(chǎn)生相產(chǎn)生如圖是如圖是Sn-Sb（Sb20%）合金的平衡組）合金的平衡組織。圖中的白色塊狀組織是初生織。圖中的白色塊狀組織是初生相，相，相是以相是以Sn-Sb化合物為基的固溶體?；衔餅榛墓倘荏w?；w組織是基體組織是+ 。(2). 包晶轉(zhuǎn)變的細化晶粒作用包晶轉(zhuǎn)變的細化晶粒作用4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 在鋁及鋁合金中添加少量的鈦，可獲得顯著在鋁及鋁合金中添加少量的鈦，可獲得顯著的細化晶粒效果。的細化晶粒效果。當含鈦量超過當含鈦量超過0

19、.15% 以后，合金首先從液體以后，合金首先從液體中結(jié)晶出初晶中結(jié)晶出初晶TiAl3，然后在，然后在665發(fā)生包晶轉(zhuǎn)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：變：L+TiAl3。TiAl3對對相起非均勻形核作相起非均勻形核作用，用，相依附于相依附于TiAl3上形核并長大。由于從液上形核并長大。由于從液體中結(jié)晶出的體中結(jié)晶出的TiAl3細小而彌散，其非均勻形細小而彌散，其非均勻形核作用的效果很好，細化晶粒作用顯著。核作用的效果很好，細化晶粒作用顯著。 TiAl3對對相起非均勻形核作用，相起非均勻形核作用，相依附于相依附于TiAl3上形核上形核并長大。由于從液體中結(jié)晶出的并長大。由于從液體中結(jié)晶出的TiAl3細小而彌散，其非

20、均細小而彌散，其非均勻形核作用的效果很好，細化晶粒作用顯著勻形核作用的效果很好，細化晶粒作用顯著. 同樣，在銅及銅合金中加入少量的同樣，在銅及銅合金中加入少量的鐵與鎂。鐵與鎂。 在鎂合金中加入少量的鋯或鋯的鹽在鎂合金中加入少量的鋯或鋯的鹽類，均因在包晶轉(zhuǎn)變前形成大量細小的類，均因在包晶轉(zhuǎn)變前形成大量細小的化合物，起非均勻形核作用，從而具有化合物，起非均勻形核作用，從而具有良好的細化晶粒效果。良好的細化晶粒效果。4 4、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用、包晶轉(zhuǎn)變的實際應(yīng)用 7.3.4 7.3.4 溶混間隙相圖與調(diào)幅分解溶混間隙相圖與調(diào)幅分解 v 溶混間隙（溶混間隙（miscibility gapmiscibi

21、lity gap）是兩種液相或是兩種液相或兩種固溶體不相混溶的現(xiàn)象。它可以出現(xiàn)在單相兩種固溶體不相混溶的現(xiàn)象。它可以出現(xiàn)在單相的液相中，也可以出現(xiàn)在單一固溶體區(qū)內(nèi)。的液相中，也可以出現(xiàn)在單一固溶體區(qū)內(nèi)。 LL LL1 1+L+L2 2 1 1 + +2 2v轉(zhuǎn)變方式有二種：轉(zhuǎn)變方式有二種： (1) (1) 形核長大方式，需要克服形核能壘，形核長大方式，需要克服形核能壘， (2) (2) 沒有形核階段的不穩(wěn)定分解，稱為沒有形核階段的不穩(wěn)定分解，稱為調(diào)幅調(diào)幅分解分解。 7.3.57.3.5. . 其他類型的二元相圖其他類型的二元相圖 1. 1. 具有化合物的二元相圖具有化合物的二元相圖 2. 2.

22、 具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖 3. 3. 具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖 4. 4. 具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖 5. 5. 具有固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖具有固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖1. 1. 具有化合物的二元相圖具有化合物的二元相圖v在某些二元系中，可形成一個或多個化合物，化合物一在某些二元系中，可形成一個或多個化合物，化合物一般處于相圖的中間位置，又稱為般處于相圖的中間位置，又稱為中間相（中間相（intermediate phase）。根據(jù)兩組元間形成化合物的穩(wěn)定性，可分為。根據(jù)兩組元間形成化合物的穩(wěn)定性，可分為穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物。穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物。(1). 形

23、成穩(wěn)定化合物的相圖形成穩(wěn)定化合物的相圖v 穩(wěn)定化合物是指具有固定的熔點，且在熔點以下保持穩(wěn)定化合物是指具有固定的熔點，且在熔點以下保持固有結(jié)構(gòu)而不發(fā)生分解的化合物。固有結(jié)構(gòu)而不發(fā)生分解的化合物。v 相圖特征：相圖特征：a.沒有溶解度的化合物在相圖上表現(xiàn)為一沒有溶解度的化合物在相圖上表現(xiàn)為一條垂線，可以把它作為一個獨立的組元而把相圖分為兩條垂線，可以把它作為一個獨立的組元而把相圖分為兩部分，該類化合物成分是固定的。部分，該類化合物成分是固定的。b.有一定的溶解度，有一定的溶解度，化合物有一定的成分范圍化合物有一定的成分范圍v 形成穩(wěn)定化合物的二元相圖有：形成穩(wěn)定化合物的二元相圖有：MgSi、Cu

24、Ti、FeP、MgCu、AgSr、Na2SiO3SiO2、BeOAl2O3、SiO2MgO 形成穩(wěn)定化合物的相圖形成穩(wěn)定化合物的相圖Mg-Si相圖相圖CdSb相圖相圖(2). (2). 形成不穩(wěn)定化合物的相圖形成不穩(wěn)定化合物的相圖v 不穩(wěn)定化合物是指在加熱到一定不穩(wěn)定化合物是指在加熱到一定溫度時會發(fā)生分解的化合物。溫度時會發(fā)生分解的化合物。v 相圖特征：化合物線在加熱到一相圖特征：化合物線在加熱到一定溫度化合物會分解。定溫度化合物會分解。v 包晶反應(yīng)所形成的中間相均屬于包晶反應(yīng)所形成的中間相均屬于不穩(wěn)定化合物。它們不能視為獨立不穩(wěn)定化合物。它們不能視為獨立組元而把相圖劃分為簡單相圖。組元而把相

25、圖劃分為簡單相圖。v 例如：例如：K KNaNa相圖相圖 形成不穩(wěn)定化合物的相圖形成不穩(wěn)定化合物的相圖K-Na相圖相圖2. 2. 具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖 v 偏晶轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變相圖特點：在一定的成分和溫相圖特點：在一定的成分和溫度范圍內(nèi)，兩組元在液態(tài)下也只能有限溶度范圍內(nèi)，兩組元在液態(tài)下也只能有限溶解，存在兩種不同濃度的液相解，存在兩種不同濃度的液相L1和和L2。v 其轉(zhuǎn)變：是在一定溫度下從一個液相中同其轉(zhuǎn)變：是在一定溫度下從一個液相中同時分解出一個固相和另一成分的液相的過時分解出一個固相和另一成分的液相的過程，且固相的相對量總是偏多。程，且固相的相對量總是偏多。 即：即：L1 A

26、+L2v 具有偏晶轉(zhuǎn)變的二元系有：具有偏晶轉(zhuǎn)變的二元系有：CuS、CuO、MnP 具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖具有偏晶轉(zhuǎn)變的相圖3. 3. 具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖 v 合晶轉(zhuǎn)變（合晶轉(zhuǎn)變（syntectic reaction）相圖相圖特點：二元組在液態(tài)下有限溶解，存特點：二元組在液態(tài)下有限溶解，存在不熔合線，不熔合線以下的兩液相在不熔合線，不熔合線以下的兩液相L1和和L2。v 其轉(zhuǎn)變：在恒定溫度下，兩個成分不其轉(zhuǎn)變：在恒定溫度下，兩個成分不同的液相和相互作用形成一個固相的同的液相和相互作用形成一個固相的轉(zhuǎn)變稱為合金轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變稱為合金轉(zhuǎn)變。 即即 L1+L2 具有偏晶轉(zhuǎn)變的二元系如：具有偏晶

27、轉(zhuǎn)變的二元系如：NaZn具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖具有合晶轉(zhuǎn)變的相圖4. 4. 具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖 v 在某些合金結(jié)晶過程中，當達到一定在某些合金結(jié)晶過程中，當達到一定溫度會從一個固相分解為一個液相和另溫度會從一個固相分解為一個液相和另一個固相，即發(fā)生了固相的再熔現(xiàn)象，一個固相，即發(fā)生了固相的再熔現(xiàn)象，這種轉(zhuǎn)變稱為這種轉(zhuǎn)變稱為熔晶轉(zhuǎn)變（熔晶轉(zhuǎn)變（metatectic metatectic reactionreaction）。即：。即： L+ L+v 具有熔晶轉(zhuǎn)變的合金很少，如具有熔晶轉(zhuǎn)變的合金很少，如FeFeS S、CuCuSb Sb 具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖具有熔晶轉(zhuǎn)變的相圖5.5.具有

28、固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖具有固態(tài)轉(zhuǎn)變的二元相圖 當合金中組元具有同素當合金中組元具有同素( (分分) )異構(gòu)變時，則其異構(gòu)變時，則其固溶體會出現(xiàn)三種情況：固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變，固溶體會出現(xiàn)三種情況：固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變，共 析 轉(zhuǎn) 變 、 包 析 轉(zhuǎn) 變 、共 析 轉(zhuǎn) 變 、 包 析 轉(zhuǎn) 變 、 偏 析 轉(zhuǎn) 變偏 析 轉(zhuǎn) 變（monotectoid reactionmonotectoid reaction）。(1) (1) 具有固溶體多晶型轉(zhuǎn)變的相圖具有固溶體多晶型轉(zhuǎn)變的相圖 固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變又稱為多形性轉(zhuǎn)變。具固溶體的多晶型轉(zhuǎn)變又稱為多形性轉(zhuǎn)變。具有這類轉(zhuǎn)變的合金有等，如有這類轉(zhuǎn)變的合金有等，如Fe

29、FeC C、FeFeTiTi合合金金具有固溶體多晶型轉(zhuǎn)變的相圖具有固溶體多晶型轉(zhuǎn)變的相圖(2) (2) 具有共析轉(zhuǎn)變的相圖具有共析轉(zhuǎn)變的相圖 共析轉(zhuǎn)變（共析轉(zhuǎn)變（eutectoid reactioneutectoid reaction）是在一定是在一定溫度下一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱韮蓚€固相的過程。共溫度下一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱韮蓚€固相的過程。共析轉(zhuǎn)變與共晶轉(zhuǎn)變相似，區(qū)別在于它是由一個析轉(zhuǎn)變與共晶轉(zhuǎn)變相似，區(qū)別在于它是由一個固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€固相。共析轉(zhuǎn)變固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€固相。共析轉(zhuǎn)變對熱處理強化意義很大。鋼的熱處理是以共析對熱處理強化意義很大。鋼的熱處理是以共析轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)的。轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)的。

30、 共析合金（共析合金（eutectoid alloyeutectoid alloy）、亞共析合）、亞共析合金（金（hypoeutectoid alloyhypoeutectoid alloy）、過共析合金）、過共析合金（hypereutectoid alloyhypereutectoid alloy）具有共析轉(zhuǎn)變的相圖具有共析轉(zhuǎn)變的相圖(3)(3)具有包析轉(zhuǎn)變的相圖具有包析轉(zhuǎn)變的相圖 包析轉(zhuǎn)變（包析轉(zhuǎn)變（peritectoid reactionperitectoid reaction）類似于類似于包晶轉(zhuǎn)變，區(qū)別在于包析轉(zhuǎn)變是由兩個固相反包晶轉(zhuǎn)變，區(qū)別在于包析轉(zhuǎn)變是由兩個固相反應(yīng)生成另外一個固相

31、。應(yīng)生成另外一個固相。(4)(4)具有脫溶沉淀過程的相圖具有脫溶沉淀過程的相圖 隨著溫度降低固溶體中溶解度下降，析出第隨著溫度降低固溶體中溶解度下降，析出第二相的過程，稱為脫溶過程。二相的過程，稱為脫溶過程。(5)(5)具有有序具有有序無序轉(zhuǎn)變的相圖無序轉(zhuǎn)變的相圖(6)(6)具有固溶體形成中間相轉(zhuǎn)變的相圖具有固溶體形成中間相轉(zhuǎn)變的相圖(7)(7)具有磁性轉(zhuǎn)變的相圖具有磁性轉(zhuǎn)變的相圖包析轉(zhuǎn)變的相圖包析轉(zhuǎn)變的相圖具有單析反應(yīng)的相圖具有單析反應(yīng)的相圖7.3.67.3.6復(fù)雜二元相圖的分析方法復(fù)雜二元相圖的分析方法 步驟和方法如下：步驟和方法如下： (1) (1) 首先看相圖中是否存在化合物，如有穩(wěn)定

32、化合物，首先看相圖中是否存在化合物，如有穩(wěn)定化合物，則以這些穩(wěn)定化合物為界則以這些穩(wěn)定化合物為界( (把化合物視為組元把化合物視為組元) )，把相圖，把相圖分成幾個區(qū)域分成幾個區(qū)域( (基本相圖基本相圖) )進行分析。進行分析。(2) (2) 根據(jù)相區(qū)接觸法則，認清各相區(qū)的組成相。根據(jù)相區(qū)接觸法則，認清各相區(qū)的組成相。單相區(qū)和單相區(qū)只能有一個點接觸，而不應(yīng)有一條邊界線。單相區(qū)和單相區(qū)只能有一個點接觸，而不應(yīng)有一條邊界線。相鄰相區(qū)的相數(shù)相差為相鄰相區(qū)的相數(shù)相差為1( 1(點接觸除外點接觸除外) )，單相區(qū)與兩相區(qū)相鄰，因，單相區(qū)與兩相區(qū)相鄰，因而鄰近的兩個單相區(qū)被一個兩相區(qū)隔開，兩相區(qū)與三相相鄰

33、。而鄰近的兩個單相區(qū)被一個兩相區(qū)隔開，兩相區(qū)與三相相鄰。一個三相反應(yīng)的水平線和三個兩相區(qū)相遇，共有一個三相反應(yīng)的水平線和三個兩相區(qū)相遇，共有6 6條邊界線。條邊界線。 如兩個三相反應(yīng)中有兩個共同的相，則此兩個共同的相組成兩個如兩個三相反應(yīng)中有兩個共同的相，則此兩個共同的相組成兩個三相水平線之間的兩相區(qū)。三相水平線之間的兩相區(qū)。根據(jù)熱力學(xué)，所有兩相區(qū)的邊界線不應(yīng)延伸到單相區(qū)，而應(yīng)伸向根據(jù)熱力學(xué)，所有兩相區(qū)的邊界線不應(yīng)延伸到單相區(qū)，而應(yīng)伸向兩相區(qū)。兩相區(qū)。 (3)(3)找出所有的三相共存水平線，分析這些恒溫找出所有的三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變的類型，寫出轉(zhuǎn)變式。轉(zhuǎn)變的類型，寫出轉(zhuǎn)變式。表表7

34、.17.1（或講義（或講義P4P44141）列出了二元系各類三相恒溫反應(yīng)）列出了二元系各類三相恒溫反應(yīng)( (轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變) )的類的類型，可借助于分析。型，可借助于分析。 (4) (4)應(yīng)用相圖分析典型合金的組晶過程和組織變應(yīng)用相圖分析典型合金的組晶過程和組織變化規(guī)律?；?guī)律。v單相區(qū)；相成分、質(zhì)量與原合金相同。單相區(qū)；相成分、質(zhì)量與原合金相同。v雙相區(qū)；在不同溫度下兩相成分沿相界線變化，雙相區(qū)；在不同溫度下兩相成分沿相界線變化，各相的相對量可由杠桿法則求得。各相的相對量可由杠桿法則求得。v三相共存三相共存( (平衡平衡) )時，三個相的成分固定不變，可時，三個相的成分固定不變，可用杠桿法則求出恒

35、溫轉(zhuǎn)變前、后相組成的相對量。用杠桿法則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、后相組成的相對量。 (5)(5)在應(yīng)用相圖分析實際情況時，切記相圖只在應(yīng)用相圖分析實際情況時，切記相圖只給出體系在平衡條件下存在的相和相對量，并不給出體系在平衡條件下存在的相和相對量，并不能表達出相的形狀、大小和分布（這些只取決于能表達出相的形狀、大小和分布（這些只取決于相的本性及形成條件）；相圖只表示平衡狀態(tài)的相的本性及形成條件）；相圖只表示平衡狀態(tài)的情況，而實際生產(chǎn)條件下很難達到平衡狀態(tài)，因情況，而實際生產(chǎn)條件下很難達到平衡狀態(tài)，因此要特別重視它們的非平衡條件下可能出現(xiàn)的相此要特別重視它們的非平衡條件下可能出現(xiàn)的相和組織。和組織。 (6

36、)(6)相圖的正確與否可用相律來判斷。相圖的正確與否可用相律來判斷。 在分析和認識了相圖中的相、相區(qū)及相變線的在分析和認識了相圖中的相、相區(qū)及相變線的特點之后，就可分析具體合金隨溫度改變而發(fā)生特點之后，就可分析具體合金隨溫度改變而發(fā)生的相變及組織變化的相變及組織變化。7.3.7. 7.3.7. 根據(jù)相圖推測合金的性能根據(jù)相圖推測合金的性能 合金的性能取決于合金的組織，而合合金的性能取決于合金的組織，而合金組織與相圖有關(guān)，所以可根據(jù)相圖預(yù)金組織與相圖有關(guān)，所以可根據(jù)相圖預(yù)測合金平衡狀態(tài)下的一些性能。測合金平衡狀態(tài)下的一些性能。 包括：包括：v使用性能（力學(xué)性能、物理性能等）使用性能（力學(xué)性能、物

37、理性能等）v工藝性能（合金的鑄造工藝性能（合金的鑄造 、壓力加、壓力加工工 、切削加工、切削加工 、熱處理強化性能）、熱處理強化性能）1.1.使用性能使用性能( (力學(xué)、物理性能力學(xué)、物理性能) v 一般形成兩相機械混合物的合金，其性一般形成兩相機械混合物的合金，其性能是各相性能的平均值，即性能與成分呈能是各相性能的平均值，即性能與成分呈線性關(guān)系；形成固溶體合金時，其性能與線性關(guān)系；形成固溶體合金時，其性能與成分呈曲線關(guān)系；形成穩(wěn)定化合物時，其成分呈曲線關(guān)系；形成穩(wěn)定化合物時，其性能在曲線上出現(xiàn)奇點。性能在曲線上出現(xiàn)奇點。v 固溶體合金中溶質(zhì)原子溶使使溶劑晶格固溶體合金中溶質(zhì)原子溶使使溶劑晶格

38、發(fā)生變化發(fā)生變化( (畸變畸變) )，使固溶體強度、硬度升，使固溶體強度、硬度升高，而塑性降低，這一現(xiàn)象稱為固溶強化。高，而塑性降低，這一現(xiàn)象稱為固溶強化。固溶強化是提高合金強度的方法之一，在固溶強化是提高合金強度的方法之一，在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。 共晶相圖與硬度和強度的關(guān)系共晶相圖與硬度和強度的關(guān)系固溶體合金與強度和硬度的關(guān)系固溶體合金與強度和硬度的關(guān)系相圖與使用性能的關(guān)系相圖與使用性能的關(guān)系相圖與工藝性能的關(guān)系相圖與工藝性能的關(guān)系2.2.判斷合金的工藝性能判斷合金的工藝性能 合金的工藝性能與相圖也有一定的關(guān)系。合金的工藝性能與相圖也有一定的關(guān)系。v合金鑄造性能：合金鑄造性能：由于共晶合金熔點低，并且是恒溫轉(zhuǎn)由于共晶合金熔點低，并且是恒溫轉(zhuǎn)變，溶液流動性好，凝固后容易形成集中縮孔，合金變，溶液流動性好，凝固后容易形成集中縮孔，合金較為致密。因此鑄造合金宜選擇在接近共晶成分的合較為致密。因此鑄造合金