1、第六章合金的構(gòu)造與合金的相圖一、合金與相1、合金的基本概念（1）合金：是指由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。 組成合金的元素可以是全部是金屬，也可是金屬與非金屬。 組成合金的元素相互作用可形成不同的相。（2）組元: 組成材料最基本的獨(dú)立物質(zhì)。由2個(gè)組元組成的合金稱二元合金，3個(gè)組元組成的稱三元合金，依次類推。1晶體材料的基本相結(jié)構(gòu)（3）相與相結(jié)構(gòu)： 材料中具有同一聚集狀態(tài)、同一化學(xué)成分、同一結(jié)構(gòu)并與其他部分有界面分開的均勻組成部分稱為“相”。 相中原子的具體排列規(guī)律，即為相結(jié)構(gòu)。 （4）合金系：相同組元可按不同比例配制成性能不同的系列合金，構(gòu)成一個(gè)合金系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱合金系。（5）組織：

2、用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的材料內(nèi)部微觀形貌圖像。 （6）相與組織的異同點(diǎn)：“相”是構(gòu)成組織的最基本的組成部分；當(dāng)“相”的大小、形態(tài)與分布不同時(shí)會(huì)構(gòu)成不同的微觀形貌圖像即形成不同的組織。22、 合金的基本相結(jié)構(gòu) 大部分的合金在液態(tài)時(shí)組元能相互溶合，形成均勻的單一液相。而在固態(tài)時(shí)，由于組元之間相互的不同作用，可以形成不同的相結(jié)構(gòu)，成為合金不同的組織組成相。按合金中組成相的結(jié)構(gòu)特征，可分為固溶體和金屬化合物兩類。（1)固溶體： 固態(tài)合金中，一組元的晶格中溶入另一種或多種其他組元而形成均勻的相，稱為固溶體。保留晶格的組元稱溶劑，溶入晶格的組元稱溶質(zhì)。3固溶體分類： （1）按溶質(zhì)原子占據(jù)的位置 置換固

3、溶體，間隙固溶體 （2）按溶質(zhì)原子的溶解度 有限固溶體，無(wú)限固溶體 （3）按溶質(zhì)原子在固溶體中的相對(duì)分布特征 無(wú)序固溶體，有序固溶體4置換固溶體與間隙固溶體Cu-Ni置換固溶體Fe-C間隙固溶體5無(wú)限固溶體與有限固溶體Cu-Ni無(wú)限固溶體Cu-Zn有限固溶體固溶體化合物6 晶體缺陷破壞了原子的平衡狀態(tài)，使晶格發(fā)生扭曲，稱晶格畸變。晶格畸變使材料的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。例如，間隙原子導(dǎo)致的晶格畸變過(guò)程（如下圖所示）?？瘴婚g隙原子小置換原子大置換原子7-Fe的固溶強(qiáng)化8 固溶強(qiáng)化 隨溶質(zhì)含量增加, 固溶體的強(qiáng)度、硬度增加, 塑性、韌性下降固溶強(qiáng)化。 產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的原因是溶質(zhì) 原子使晶格發(fā)

4、生畸變及對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用。 與純金屬相比，固溶體的強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性低。但與金屬化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韌性則要高得多。9 2、合金化合物（1）含義：合金組元間按一定比例組成，并形成新的晶格結(jié)構(gòu)和明顯金屬特性的新相，這種新相稱為金屬化合物。金屬化合物可用一定的分子式來(lái)表示如Mg2SiFe3C、Cr23C6，F(xiàn)e4W2C等。（2）性能特點(diǎn)：金屬化合物通常具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，硬度高而脆性大。提高硬度和強(qiáng)度；但降低塑性和韌性，是金屬材料中的重要強(qiáng)化相。珠光體中的Fe3C10（3）分類 1） 正常價(jià)化合物符合正常原子價(jià)規(guī)律。通常是由強(qiáng)金屬元素(如Mg)與非金屑元素或類金屬元素

5、(如、族的Sb、Bi、Sn、Pb等)組成的，例如Mg2Si、Mg2Sn、MnS等。這類化合物一般不能形成以自身為基體的固溶體。Al-Mg-Si合金中的Mg2SiPb基軸承合金中的電子化合物112）電子化合物 取決于電子濃度規(guī)律所形成的金屬間化合物稱電子化合物。 電子化合物主要是由元素周期表中第族或過(guò)渡族金屬元素與第至第族金屬元素結(jié)合而成。電子化合物的晶體結(jié)構(gòu)與合金的電子濃度密切相關(guān)，例如電子濃度為32(2114)時(shí)，具有體心立方晶格，稱為相；電子濃度為2113時(shí)，為復(fù)雜立方晶格，稱為相；電子濃度為2112時(shí)，則為密排六方晶格，稱為相。電子化合物雖然可以用化學(xué)式表示，但不符合化合價(jià)規(guī)律，并且其成

6、分可在一定范圍內(nèi)變化，因此可以把它看作是以電子化合物為基的固溶體，其電子濃度也在一定范圍內(nèi)變化。電子化合物是合金特別是非鐵(有色)金屬合金中重要自強(qiáng)化相。12電子濃度：價(jià)電子總數(shù)與原子數(shù)之比。 表12 每個(gè)原子貢獻(xiàn)的價(jià)電子數(shù)13電子濃度不同，所形成化合物的晶格類型也不同Cu-ZnCuZnCu5Zn8CuZn3Cu-SnCu5SnCu31Sn8Cu3SnCu-AICu3AICu9AI4Cu5AI3Cu-SiCu5SiCu31Si8Cu3Si143)間隙化合物 間隙化合物是由過(guò)渡族金屬與原子半徑很小的非金屬元素氫、氮、碳、硼等所組成，后者處于這類化合物晶格的間隙中。根據(jù)非金屬元素(X)與過(guò)渡族金屬

7、元素(M)原子半徑的比值，可將其分為兩類：當(dāng)rxrM059時(shí)，形成具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的化合物，稱為間隙相；當(dāng)rxrM059時(shí)，則形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的化合物，稱為間隙化合物。15間隙相：形成間隙相時(shí)，金屬原子形成與其本身晶格類型不同的一種新結(jié)構(gòu)，非金屬原子處于該晶格的間隙之中。 例如，釩為體心立方晶格，但它與碳組成碳化釩(VC)時(shí)，釩原子卻構(gòu)成面心立方晶格，碳原子占據(jù)晶格的所有八面體間隙位置，如圖所示。部分碳化物所有的氮化物。 M4X (Fe4N)、 M2X (Fe2N、 W2C)、 MX (TiC、VC、TiN)等。 VC的結(jié)構(gòu) 間隙相具有金屬特征和極高的硬度及熔點(diǎn)，非常穩(wěn)定。 部分碳化物和所有氮

8、化物屬于間隙相。16由此可見，間隙相和間隙固溶體不同，它是一種金屬間化合物，其晶格類型不同于任一種組元的晶格類型；而間隙固溶體是一種固溶體，它保持著溶劑組元的晶格類型。17高溫合金中的Cr23C6Fe3C的晶格間隙化合物 晶體結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜。部分碳化物所有的硼化物。如在合金鋼中常見的有Fe3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe3W3C， Fe4W2C等。 Fe3C是鋼中的一種基本相也是重要的間隙化合物，稱為滲碳體。其晶體結(jié)構(gòu)屬正交晶系，如圖所示。這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物中的鐵原子可被其它原子如Mn、Cr、Mo、W所取代，分別形成(Fe ，Mn3）C，(Fe，Cr3) C 等更復(fù)雜的化合物，稱為合金

9、滲碳體。其它間隙化合物的金屬原子也可被其它金屬元素所置換。18一些碳化物的熔點(diǎn)和硬度間 隙 相19四、金屬的非晶態(tài)結(jié)構(gòu) 非晶態(tài)金屬具有獨(dú)特的力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能，因而對(duì)它的研究也越來(lái)越受到重視。非晶態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)相似，原子排列沒(méi)有長(zhǎng)程的周期性。在非晶態(tài)金屬中，沒(méi)有晶界、位錯(cuò)等晶態(tài)金屬所特有的晶體缺陷。1、描述方法 與晶態(tài)相比，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是一種無(wú)序結(jié)構(gòu)，但不像氣體那樣原子排列完全沒(méi)有規(guī)則，而存在短程有序。描述方法是統(tǒng)計(jì)方法，即在非晶態(tài)材料中以任一原子為中心，在和它相距為r+dr的球殼中發(fā)現(xiàn)另一個(gè)原子的幾率為 g(r)4r dr。式中 g（r）4 r dr為徑向分布函數(shù)；為單位體積

10、中的原子數(shù)；g(r)為雙體相關(guān)函數(shù)。VN2NVVN220 徑向分布函數(shù)或雙體相關(guān)函數(shù)可以在一定程度上反映非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，但它給出的僅是有關(guān)結(jié)構(gòu)的一維信息，不能給出結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)。比較氣態(tài)、非晶態(tài)和晶態(tài)的雙體相關(guān)函數(shù)可以看出，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與液態(tài)非常接近，存在一定程度的短程有序，而與氣態(tài)和晶態(tài)則差別顯著。 2模型 關(guān)于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的研究，多數(shù)人公認(rèn)的模型是硬球無(wú)規(guī)密堆模型。該模型把原子假設(shè)為不可壓縮的硬球，均勻、連續(xù)、無(wú)規(guī)地堆積，結(jié)構(gòu)中沒(méi)有容納另一硬球的空間，如圖所示。這種模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有的符合較好，有的不很相符。 (a)晶態(tài) （b）非晶態(tài)21第二節(jié) 合金的結(jié)晶1、合金結(jié)晶的組織：

11、 不同成分的合金，在高溫液態(tài)時(shí)通常為均勻的單相熔液。而在冷卻結(jié)晶后，可形成單相的固溶體組織、金屬化合物組織、幾種固溶體、固溶體和化合物組成的多相組織。并且隨溫度等條件變化，組成相還會(huì)變化。一定成分的合金在一定溫度究竟形成什么組織，通?？捎珊辖鹣鄨D來(lái)確定。2、合金相圖：（又稱合金狀態(tài)圖或合金平衡圖）以溫度和成分作為獨(dú)立變量，表示合金系中各合金在極其緩慢的冷卻條件下結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解。既表示平衡條件下合金成分、溫度和組織狀態(tài)之間的關(guān)系圖形。3、合金相圖的作用：根據(jù)相圖可以知道不同成分的合金，在不同溫度下的相組織狀態(tài)，溫度變化時(shí)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)變。還可根據(jù)組織狀態(tài)估測(cè)合金的性能，作為制訂鑄造、鍛壓、焊接

12、和熱處理等熱加工工藝的主要依據(jù)。22一、 二元相圖的建立二元相圖是以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，在以溫度為縱坐標(biāo)，材料成分為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中繪制的。實(shí)驗(yàn)方法有很多種，最常用的是熱分析法。1、二元相圖的建立步驟：配制系列不同成分合金； 分別作出其冷卻曲線； 在相應(yīng)曲線上分別找出其上、下拐點(diǎn)；把這些特性點(diǎn)分別在以溫度為縱坐標(biāo)、成分為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中標(biāo)出； 把相同意義的特性點(diǎn)連成線（特性線）。232、配制系列不同成分合金名稱A金屬B金屬晶格類型bccbcc熔點(diǎn)高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%.合金920%80%合金1010%90%合金110%100%243、熱 分 析 法25時(shí)間溫度9

13、0705030AB溫度A溫度溫度26(一)二元?jiǎng)蚓鄨D：勻晶相圖是兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無(wú)限互溶，在結(jié)晶時(shí)發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變的相圖，如Cu-Ni、Au-Ag、Cr-Mo、Cd-Mg等合金系均形成勻晶系。1、相圖分析二、二元相圖的基本類型與分析（1) 點(diǎn)：A、B點(diǎn)分別為純組元銅、鎳的熔點(diǎn)。 （2) 線：A1B線為液相線，是勻晶轉(zhuǎn)變的開始線 ，合金加熱到該線以上時(shí)，全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，而冷卻到該線時(shí)，開始結(jié)晶出固溶體。 A4B線為固相線，是勻晶轉(zhuǎn)變的終止線，合金加熱到該線時(shí)開始熔化，冷卻到該線時(shí)，全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w。（3) 相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)、有L、兩個(gè)，液相L在液相線以上，固相在固相線 以下。兩相區(qū)一個(gè)，在液、固

14、相線與之間。272、合金的結(jié)晶過(guò)程當(dāng)合金自液態(tài)緩冷到液相線上的t1溫度時(shí)，開始從液相中結(jié)晶出成分為1，的固溶體，其鎳含量高于合金的平均含量。這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變或勻晶反應(yīng)。隨溫度下降， 相重量增加，液相重量減少，同時(shí)，液相成分沿著液相線變化，固相成分沿著固相線變化。28例如溫度降到t2時(shí)，液相成分變化到2，固溶體成分變化到 2。成分變化是通過(guò)原子擴(kuò)散完成的。當(dāng)合金冷卻到固相線上的t4溫度時(shí)，最后一滴4成分的液體也轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w，此時(shí)固溶體的成分又回到合金成分 4上來(lái)。 由此可見，液、固相線不僅是相區(qū)分界線，也是結(jié)晶時(shí)兩相的成分變化線。還可以看出，勻晶轉(zhuǎn)變是變溫轉(zhuǎn)變，在結(jié)晶

15、過(guò)程中，液、固兩相的成分隨溫度而變化。在以后所接觸的相圖中，除水平線和垂直線外其他相線都是成分隨溫度的變化線。29TLTSTnbac3、杠桿定律QS=(bcab) 100% QL=(acab) 100% QS + QL = 1aQS + bQL = cABabLS溫度QLQs用杠桿定律求出兩平衡相的相對(duì)重量百分比如K合金在Tn時(shí)，液、固兩相平衡相的成分點(diǎn)分別為a、b，而合金成分點(diǎn)用C點(diǎn)表示，用QL、QS分別表示液相、固相和合金的質(zhì)量。則此方法很像力學(xué)中的杠桿定律。即以C點(diǎn)為支點(diǎn)，a、C、b為杠桿，則在杠桿兩端掛重物的相對(duì)量比，與兩者的杠桿長(zhǎng)度成反比。30由于冷卻速度較快，合金在冷卻到與液相線相

16、交時(shí)，并不開始結(jié)晶，而是過(guò)冷到t1時(shí)開始結(jié)晶出成分為1的固溶體，繼續(xù)冷卻到t2時(shí)從液體中結(jié)晶出成分為2的固溶體。因冷卻速度較快，t1時(shí)結(jié)晶出的來(lái)不及通過(guò)原子充分?jǐn)U散，先結(jié)晶含高熔點(diǎn)組元A比多，這時(shí)合金固相的平均成分介于1和2之間為2。當(dāng)合金冷卻到t3時(shí)（已與固相線相交），由于固相的平均成分（ 3）沒(méi)有達(dá)到原合金成分，所以結(jié)晶還沒(méi)有結(jié)束，只有冷卻到t4時(shí)，固相的平均成分達(dá)到原合金的成分時(shí)結(jié)晶才結(jié)束，將12 3 4連成的線稱為固溶體不平衡結(jié)晶時(shí)的平均成分線，它偏離于平衡結(jié)晶時(shí)的固相線，并隨冷卻速度的增大，偏離的程度增大。4、枝晶偏析31由以上分析可知合金在不平衡結(jié)晶后，得到的固溶體成分是不均勻的，

17、在Cu- Ni合金中，一個(gè)晶粒中先結(jié)晶的部分（晶粒中心）含高熔點(diǎn)組元Ni多，后結(jié)晶部分（晶粒邊緣）含低熔點(diǎn)組元Cu多。這種晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析，由于固溶體結(jié)晶時(shí)一般按樹枝狀方式生長(zhǎng)，先結(jié)晶的枝桿和后結(jié)晶的枝間成分也不相同，通常稱為枝晶偏析，見圖，黑色為先結(jié)晶的枝桿含Ni多，白色為后結(jié)晶的枝間含Cu多。32嚴(yán)重的枝晶偏析會(huì)使合金的力學(xué)性能降低，主要是塑性和韌性以及耐蝕性等。生產(chǎn)中常用均勻化退火（擴(kuò)散退火）方法來(lái)消除枝晶偏析。具體方法是將鑄件加熱到固相線以下100200，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的保溫，讓原子進(jìn)行充分?jǐn)U散，消除偏析達(dá)到成分均勻化的目的，33（二）共晶相圖 典型的Pb-Sn二

18、元合金相圖（一般形式） 兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶,并發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。 Pb-Sn、 PbSb、AlSi、AgCu等合金。以下僅以 Pb-Sn 相圖為例進(jìn)行分析。 特殊形式的二元共晶相圖34（1）特性點(diǎn)：A、B點(diǎn) 分別純鉛和純錫的熔點(diǎn)和凝點(diǎn)。 M、N點(diǎn) 分別為固溶體（錫在鉛中）和固溶體（鉛在錫中）的最大溶解度點(diǎn)。 E點(diǎn) 共晶點(diǎn)，該點(diǎn)成分（61.9%Sn)的合金在恒溫TE(183)時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,同時(shí)結(jié)晶出具有M點(diǎn)成分固溶體和具有N點(diǎn)成分固溶體。反應(yīng)產(chǎn)物是 的兩相混和物,稱為共晶組織(共晶體) F、G點(diǎn) 分別是室溫時(shí)錫在鉛中和鉛在錫中的溶解度。1、相圖分析

19、M35（2）特性線： 1）液相線AEB。2） 固相線AMENB。 3）固溶線: 溶解度點(diǎn)的連線稱固溶線。相圖中的MF、NG線分別為 Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶線。 固溶體的溶解度隨溫度降低而下降。364）共晶線：水平線MEN叫做共晶線。 在共晶線對(duì)應(yīng)的溫度下 (183 ) ， LE成分（61.9%Sn)的合金同時(shí)結(jié)晶出M點(diǎn)成分的 固溶體和N點(diǎn)成分的 固溶體，形成這兩個(gè)相的機(jī)械混合物共晶體 LE (M + N)在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng).Pb-Sn共晶組織37具有共晶成分的合金稱共晶合金。共晶線上。凡成分位于共晶

20、點(diǎn)以左的合金稱亞共晶合金。 位于共晶點(diǎn)以右的合金稱過(guò)共晶合金。 凡具有共晶線成分的合金液體冷卻到共晶溫度時(shí)都將發(fā)生共晶反應(yīng)。（3）相區(qū)：相圖中有: 三個(gè)單相區(qū)： L、；三個(gè)兩相區(qū)： L+、L+、+ ；一個(gè)三相區(qū)：即水平線MEN。 38（1）有限固溶體合金 即含Sn量小于M點(diǎn)合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程 在2點(diǎn)以前為勻晶轉(zhuǎn)變，結(jié)晶出單相 固溶體, 這種直接從液相中結(jié)晶出的固相稱一次相或初生相.溫度降到3點(diǎn)以下， 固溶體被Sn過(guò)飽和，由于晶格不穩(wěn)，開始析出（相變過(guò)程也稱析出）新相 相。由已有固相析出的新固相稱二次相或次生相 。 形成二次相的過(guò)程稱二次析出, 是固態(tài)相變的一種.2.典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程分

21、析MN由 析出的二次 用表示。39由于二次相析出溫度較低，一般十分細(xì)小。 合金室溫組織為 + 。室溫下的相對(duì)重量百分比為：隨溫度下降， 和 相的成分分別沿MF線和NG線變化， 的重量增加。 MNQ =(4GFG) 100%成分大于 N點(diǎn)合金結(jié)晶過(guò)程與合金相似,室溫組織為 + 。4010%Sn有限固溶體合金的冷卻曲線及組織41(2)共晶合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程分析 含61.9%Sn的PbSn液態(tài)合金冷卻到E 點(diǎn)時(shí)同時(shí)被Pb和Sn飽和, 在恒溫下發(fā)生共晶反應(yīng)：LE M+N 。析出過(guò)程中兩相相間形核、互相促進(jìn)、共同長(zhǎng)大，因而共晶組織較細(xì),其形態(tài)呈片、棒、點(diǎn)球、針、螺旋等形狀。19.2wt%Sn溫度,

22、MN共晶合金的冷卻曲線及室溫下的組織.42在共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程中，L、 、 三相共存, 三個(gè)相的量在不斷變化，但它們各自成分是固定的。 共晶組織中的相稱共晶相.共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)， 和 相的相對(duì)重量百分比為： 19.2wt%Sn溫度, MN43共晶結(jié)束后，隨溫度下降， 和 的成分分別沿MF線和NG線變化，并從共晶 中析出 ，從共晶 中析出 ，由于共晶組織細(xì), 與共晶結(jié)合， 與共晶 結(jié)合，共晶合金的室溫組織仍為 ( + ) 共晶體。室溫下兩相的相對(duì)重量百分比是多少？44 (3)亞共晶合金(合金)的結(jié)晶過(guò)程 合金液體在2點(diǎn)以前為勻晶轉(zhuǎn)變。冷卻到2點(diǎn)，固相成分變化到M點(diǎn)，液相成分變化到E點(diǎn), 此時(shí)兩相的相對(duì)重

23、量為：MN45在2點(diǎn)，具有E點(diǎn)成分的剩余液體發(fā)生共晶反應(yīng)： LE(M+N)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織，共晶體的重量與轉(zhuǎn)變前的液相重量相等, 即QE =QL 反應(yīng)結(jié)束后，在共晶溫度下、 兩相的相對(duì)重量百分比為： MN46溫度繼續(xù)下降，將從一次 和共晶 中析出，從共晶 中析出。其室溫組織為+ (+) + 。亞共晶合金的冷卻曲線及組織黑是黑白相間+黑內(nèi)可見白點(diǎn)相間47 (4) 過(guò)共晶合金結(jié)晶過(guò)程 與亞共晶合金相似, 不同的是一次相為 , 二次相為 室溫組織為+(+)+.483、組織組分在相圖上的標(biāo)注 49組織組分是指組成合金顯微組織的獨(dú)立部分。和, 和,共晶體(+)都是組織組分。 相與相之間的差別主要在結(jié)構(gòu)和

24、成分上。組織組分之間的差別主要在形態(tài)上。如 、 和共晶 的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個(gè)相，但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組分。 將組織組分標(biāo)注在相圖中，可使所標(biāo)注的組織與顯微鏡下觀察到的組織一致。它們的相對(duì)重量可用杠桿定律進(jìn)行分析。50 （三）二元包晶相圖當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶，并發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖稱作包晶相圖。合金冷卻至某一定溫度，已結(jié)晶出的一定成分的固相和它周圍未結(jié)晶的液相生成另一新的固相稱包晶轉(zhuǎn)變或包晶反應(yīng)。如Pt-Ag（鉑、銀）Sn-Sb、Ag-Sn、Cu-Zn、Fe-C合金等都含有包晶相圖。51L+ L+ L + 1、 相圖分析（以Pt-Ag合金相圖為例）A、

25、B點(diǎn)為純鉑、純銀的熔點(diǎn)。P點(diǎn)為（銀在鉑中）的最大溶解度點(diǎn)，也是包晶轉(zhuǎn)變時(shí)相的平衡成分點(diǎn)。D點(diǎn)是包晶點(diǎn)，合金在恒溫1186時(shí)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變 。 D點(diǎn)：也是（鉑在銀中）的最大溶解度點(diǎn)。C點(diǎn)：是包晶轉(zhuǎn)變時(shí)，液相的平衡成分點(diǎn)。E、F點(diǎn)：分別為室溫時(shí)，的溶解度。ACB線：是液相線；APDB線：是固相線；PDC線：是包晶反應(yīng)線；PC之間的合金，在恒溫1186時(shí)都發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變； PE、DF線：分別為、的溶解度曲線。單相區(qū)：L、 二相區(qū)：L+、 L+、+ 三相區(qū)：L+ （水平線PDC）EFABCDP鉑銀522、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程兩端部結(jié)晶過(guò)程與共晶相圖一樣；而合金I、II、III都與包晶線PDC相交，結(jié)晶時(shí)

26、先發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，在TD溫度時(shí)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變。 由于它們?cè)诎l(fā)生包晶轉(zhuǎn)變前L%和 %的相對(duì)量不同，因此在包晶反應(yīng)后合金“I”得到100%包晶產(chǎn)物 包。合金“II”為 包+ 剩合金“III”為。 包+ L剩53因?yàn)榘мD(zhuǎn)變的產(chǎn)物是在反應(yīng)相L和的界面處形成，它是通過(guò)消耗L和來(lái)長(zhǎng)大，當(dāng)L或的量過(guò)多時(shí)，就會(huì)有剩余；因合金III的L%合金I的L%，所以有L剩余，合金 II的 %合金I的 %，所以有剩余，在包晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金 I 的成分沿DF變化析出次生相 ，室溫組織為包 + 。合金III的成分分別沿CB和DB變化，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變?cè)谝合嘞Ш?，得到單相?，當(dāng)它與DF線相交時(shí)，從 ，室溫組織為 + 。合金II的

27、成分分別沿PE和DF變化，從 ，從包 室溫組織為 。543、包晶偏析 包晶轉(zhuǎn)變時(shí)，一旦新相將舊的固相包圍，轉(zhuǎn)變就受控于原子在新相中的擴(kuò)散，而固相中原子擴(kuò)散要比液相中更加困難，所以包晶轉(zhuǎn)變速度非常緩慢。合金在實(shí)際冷卻過(guò)程中冷卻速度較快，這就使得上述擴(kuò)散過(guò)程不能夠充分進(jìn)行，使本應(yīng)完全消失的初生相部分地被保留下來(lái)，剩余的液相則在隨后的冷卻過(guò)程中發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出 相，最終形成的相的成分極不均勻。這種由于包晶轉(zhuǎn)變不能充分進(jìn)行而產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象稱為包晶偏析。 包晶偏析在一些包晶轉(zhuǎn)變溫度較低的合金中最易出現(xiàn)，而在轉(zhuǎn)變溫度很高時(shí)(如FeFe3C合金中的包晶轉(zhuǎn)變)，由于原子擴(kuò)散較快，包晶轉(zhuǎn)變則有可能充分進(jìn)行。 當(dāng)金屬結(jié)晶后出現(xiàn)包晶偏析時(shí)，可通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散退火來(lái)減少或消除。55（四） 形成穩(wěn)定化合物的二元合金相圖穩(wěn)定化合物：具有一定的熔點(diǎn)，在熔化前不分解也不產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)的化合物，它可以是成分一定的，也可以是具有一定成分范圍的化合物，如圖在Mg-Si相圖中，當(dāng)Si為36.6%時(shí)，Mg與Si形