第七章二元相圖相圖：表示平衡條件下材料系統(tǒng)中相的狀態(tài)與溫度及成分之間關(guān)系的一種圖形。又稱狀態(tài)圖或平衡圖。相圖是材料科學(xué)工作者必不可少的

重要工具。相圖的用途：由相圖可以知道材料的凝固或熔化溫度及系統(tǒng)中可能發(fā)生的固態(tài)相變或其他轉(zhuǎn)變；材料的性能與相圖有一定關(guān)系，掌握了有關(guān)相圖的知識(shí)，就可以通過(guò)相圖預(yù)測(cè)材料的某些性能。第七章二元相圖相圖：表示平衡條件下材料系統(tǒng)中相的狀態(tài)與§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.1相系統(tǒng)：所研究的原子、分子的集體。相：給定的物質(zhì)系統(tǒng)中，具有同一化學(xué)成分、同一原子聚集狀態(tài)和性質(zhì)的均勻連續(xù)組成部分。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法7.1.2相平衡與相律相平衡：某一溫度下，系統(tǒng)中各相長(zhǎng)時(shí)間不相互轉(zhuǎn)變，處于平衡狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡熱力學(xué)條件：每個(gè)組元在各相中的化學(xué)勢(shì)相等。相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.1相第一節(jié)相圖相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）相律應(yīng)用：確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)，判斷相圖正誤解釋：為什么純金屬溫度恒定下結(jié)晶？二元合金在一溫度范圍內(nèi)結(jié)晶？純金屬：Ｐｍａｘ＝二元合金：Ｐｍａｘ＝三元合金：Ｐｍａｘ＝Ｐｍａｘ＝c-fmin+1第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）相律應(yīng)用：確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)，

判斷相圖正誤ABLαL+αT第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)7.1.3相圖的表示與測(cè)定橫坐標(biāo)：成分縱坐標(biāo)：溫度圖中任一點(diǎn)：狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)與成分表示法質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)和摩爾分?jǐn)?shù)(x)二元相圖中的成分按現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩種表示方法：質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)。一般情況下，如果沒(méi)有特別注明，均指質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)和摩爾分?jǐn)?shù)(x)第7.1.3相圖的表示與測(cè)定狀態(tài)與成分表示法Cu305070Ni相圖的建立：計(jì)算法：實(shí)驗(yàn)法：熱分析法，金相組織法，X射線分析法，硬度法，電阻法，熱膨脹法，磁性法。配制一系列成分的合金→測(cè)冷卻曲線→確定轉(zhuǎn)變溫度→填入坐標(biāo)→繪出曲線。測(cè)定合金的冷卻（或加熱）曲線§7.1相圖的表示和測(cè)定方法第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定Cu30507.1.3相圖的表示與測(cè)定由凝固開(kāi)始溫度連接起來(lái)的相界線稱為液相線，由凝固終結(jié)溫度連接起來(lái)的相界線稱為固相線。相圖中由相界線劃分出來(lái)的區(qū)域稱為相區(qū)，表明在此范圍內(nèi)存在的平衡相類型和數(shù)目。在二元相圖中有單相區(qū)和兩相區(qū)。在相圖中，任意一點(diǎn)都叫“表象點(diǎn)”。一個(gè)表象點(diǎn)的坐標(biāo)值反映一個(gè)給定合金的成分和溫度。在相圖中由表象點(diǎn)所在的相區(qū)可以判定在該溫度下合金由哪些相組成。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定由凝固開(kāi)始溫度連§7.2二元相圖分析

相圖的基本類型:勻晶相圖共晶相圖包晶相圖二元相圖§7.2二元相圖分析

相圖的基本類型:勻晶相圖二元相圖勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程。二元?jiǎng)蚓鄨D相律：f=c-p+1勻晶相圖：完全具有勻晶轉(zhuǎn)變的相圖。相圖分析（以Cu-Ni相圖為例）兩點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)兩線：液相線，固相線三區(qū)：L,α,L+αLL+α兩相區(qū)：f=2-2+1=1溫度可變，兩相區(qū)存在于一個(gè)溫度范圍內(nèi)，溫度一定時(shí)，液、固成分一定§7.2二元相圖分析勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程。二元?jiǎng)蚓鄨D相律兩組元在液態(tài)無(wú)限互溶，在固態(tài)也無(wú)限互溶的系統(tǒng)稱為勻晶系。在兩個(gè)金屬組元之間形成合金時(shí)，要能無(wú)限互溶必須服從以下條件：1.兩者的晶體結(jié)構(gòu)相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15％。2.兩者有相同的原子價(jià)和相似的電負(fù)性。這一適用于合金固溶體的規(guī)則，也基本適用于以離子晶體化合物為組元的固溶體形成，只是上述規(guī)則中以離子半徑替代原子半徑?！?.2二元相圖分析兩組元在液態(tài)無(wú)限互溶，在固態(tài)也無(wú)限互溶的系統(tǒng)稱為勻晶系?！?對(duì)應(yīng)于極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的合金，由于液、固相的成分相同，此時(shí)用來(lái)確定體系狀態(tài)的數(shù)量應(yīng)少掉一個(gè)，于是自由度f(wàn)=c-p+1=1-2+1=0,即恒溫轉(zhuǎn)變。具有極小點(diǎn)與極大點(diǎn)的相圖

(a)具有極小點(diǎn)(b)具有極大點(diǎn)§7.2二元相圖分析對(duì)應(yīng)于極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的合金，由于液、固相的成分相同，此時(shí)用來(lái)平衡凝固：無(wú)限緩慢冷卻時(shí)的凝固方式。凝固過(guò)程中的每個(gè)階段都能達(dá)到平衡，即在相變過(guò)程中有充分時(shí)間進(jìn)行組元間的擴(kuò)散，以達(dá)到平衡相的成分。平衡結(jié)晶過(guò)程分析固溶體的平衡凝固§7.2二元相圖分析平衡凝固：無(wú)限緩慢冷卻時(shí)的凝固方式。固溶體的平衡凝固§7.2固溶體結(jié)晶特點(diǎn)：結(jié)晶出的固相與原液相成分不同。在形核時(shí)不但要求溶液中有能量起伏，還要有濃度起伏。在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，凝固速率較慢。在每一溫度下，平衡凝固實(shí)質(zhì)包括三個(gè)過(guò)程：①液相內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程。②固相的繼續(xù)長(zhǎng)大。③固相內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程。§7.2二元相圖分析固溶體的平衡凝固固溶體結(jié)晶特點(diǎn)：在每一溫度下，平衡凝固實(shí)質(zhì)包括三個(gè)過(guò)程：①液§7.2二元相圖分析§7.2二元相圖分析杠桿定律注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)（支點(diǎn)和端點(diǎn)）要選準(zhǔn)。WL+Wα=W0WLXL+WαXα=W0XWLWα固溶體的平衡凝固§7.2二元相圖分析杠桿定律注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)（支點(diǎn)和端點(diǎn)）要選準(zhǔn)。WL杠桿定律的兩端一定是單相杠桿的桿是某一溫度杠桿的支點(diǎn)是研究合金的平均成分杠桿定律是計(jì)算雙相的重量百分含量杠桿定律的兩端一定是單相不平衡原因：冷速快，固相不能均勻化固溶體的非平衡凝固不平衡結(jié)晶特點(diǎn)：(1)相成分按平均成分線變化(2)結(jié)晶溫度范圍增大(3)成分偏析：晶內(nèi)偏析（枝晶偏析）先結(jié)晶的部分含高熔點(diǎn)的組分多，后結(jié)晶的部分含低熔點(diǎn)的組分多，熔液只能在固態(tài)表層建立平衡。α2α1§7.2二元相圖分析不平衡原因：冷速快，固相不能均勻化固溶體的非平衡凝固不平從上述對(duì)非平衡凝固過(guò)程的分析得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：1）固相平均成分線和液相平均成分線與固相線和液相線不同，它們和冷卻速度有關(guān)。2）先結(jié)晶部分總是富高熔點(diǎn)組元（Ni），后結(jié)晶的部分是富低熔點(diǎn)組元（Cu）。3)非平衡凝固總是導(dǎo)致凝固終結(jié)溫度低于平衡凝固時(shí)的終結(jié)溫度。

§7.2二元相圖分析固溶體的非平衡凝固從上述對(duì)非平衡凝固過(guò)程的分析得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：§7.2二消除枝晶偏析：均勻化退火晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。

§7.2二元相圖分析固溶體的非平衡凝固消除枝晶偏析：均勻化退火晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。LE=αM+βN

f=2-3+1=0共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。液態(tài)無(wú)限互溶、固態(tài)有限互溶或完全不溶，且發(fā)生共晶反應(yīng)。二元共晶相圖βαL共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物:(αM+βN)（是兩相混合物）§7.2二元相圖分析共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。共晶合金具有的特殊性質(zhì)：①比純組元熔點(diǎn)低，簡(jiǎn)化了熔化和鑄造的操作；②共晶合金比純金屬有更好的流動(dòng)性，其在凝固之中防止了阻礙液體流動(dòng)的枝晶形成，從而改善鑄造性能；③恒溫轉(zhuǎn)變（無(wú)凝固溫度范圍）減少了鑄造缺陷，例如偏聚和縮孔；④共晶凝固可獲得多種形態(tài)的顯微組織，尤其是規(guī)則排列的層狀或桿狀共晶組織可能成為優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料（in－situcomposite）。共晶合金具有的特殊性質(zhì)：§7.2二元相圖分析二元共晶相圖共晶點(diǎn)E，純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；室溫溶解度點(diǎn)(1)點(diǎn)：(2)線：(3)區(qū)：結(jié)晶開(kāi)始線（液相線），結(jié)晶結(jié)束線（固相線），共晶線，固溶線3個(gè)單相區(qū)：L、α、β

f=23個(gè)兩相區(qū)：L+α、L+β、α+βf=11個(gè)三相區(qū)（線）：L+α+βf=0βαL合金類型：端部固溶體合金，共晶型合金(亞共晶合金，共晶合金，過(guò)共晶合金)固溶體亞共晶共晶過(guò)共晶固溶體§7.2二元相圖分析二元共晶相圖共晶點(diǎn)E，純組元熔點(diǎn)；最共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:Lα(勻晶)t2-t3:α不變t3-t4:αβⅡ(脫溶)過(guò)飽和固熔體中分離出另一種固相的過(guò)程,稱為脫溶轉(zhuǎn)變。室溫組織：α+βⅡ相組成：α、β共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖βⅡ10%Sn-Pb合金平衡結(jié)晶后的組織室溫組織：α+βⅡ相組成：α、βα、β含量？WβWα共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖βⅡ10共晶系合金的平衡凝固和組織共晶合金(ωSn=0.619)二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程：t1:

α→βⅡβ→αⅡ

α、β相對(duì)含量？室溫組織：(α+β+αⅡ+βⅡ)共片層狀稱為：共晶體（共晶組織）簡(jiǎn)寫為：(α+β）共相組成：α、βα、β相對(duì)含量？Pb-Sn二元相圖共晶系合金的平衡凝固和組織共晶合金(ωSn=0.619)二元共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖室溫組織：α初+βⅡ+(α+β)共相組成：α、β結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:L→

α初

(+LE)

t2:LE→(α+β)

t2-t3:α→βⅡ(+αF),β→αⅡ

α→βⅡ共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖室溫組織：共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖相對(duì)含量？共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖相對(duì)含量？共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖Pb-Sn二元相圖相對(duì)含量？Lt1-t2:α初M

LEt2:(α+β)t3:βⅡαF(α+β)共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖Pb-Sn二共晶系合金的平衡凝固和組織過(guò)共晶合金二元共晶相圖室溫組織：β初+(α+β)共+αⅡ結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:L→

β初

(+LE)

t2:LE→(α+β)

t2-t3:β→αⅡ(+β),β→αⅡ

α→βⅡ共晶系合金的平衡凝固和組織過(guò)共晶合金二元共晶相圖室溫組織：結(jié)二元共晶相圖二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織偽共晶組織偽共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶組織。形成原因：不平衡結(jié)晶；成分位于共晶點(diǎn)附近。偽共晶區(qū)的位置：與共晶兩相的結(jié)晶速度有關(guān)。偏向晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜及具有平滑界面的相的一邊。二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織偽共晶組織二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織離異共晶離異共晶：兩相分離的共晶。條件：成分遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)，初晶相對(duì)量很多。二元共晶相圖可以在平衡條件下獲得，也可以在非平衡條件下獲得。共晶系合金的非平衡凝固和組織離異共晶二元共晶相圖可以在平衡條二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：一定溫度下，由特定成分的固相與確定成分的液相發(fā)生反應(yīng)生成另一種特定成分的固相的轉(zhuǎn)變。包晶相圖：兩組元液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)有限互溶并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖。圖形特點(diǎn)：二元包晶相圖LαβLp+αc=βD二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：一定溫度下，由特定成分的固相與確定成分二元包晶相圖三種類型包晶相圖二元包晶相圖三種類型包晶相圖二元包晶相圖液相線：APB固相線：AC，DBCE是Ag在Pt為基的α固溶體的溶解度曲線，DF是Pt在Ag為基的β固溶體的溶解度曲線。水平線CDP是包晶轉(zhuǎn)變線，成分在CP范圍內(nèi)的合金在該溫度都將發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：LP+αc→βD。包晶反應(yīng)是恒溫轉(zhuǎn)變，圖中D點(diǎn)稱為包晶點(diǎn)。二元包晶相圖液相線：APB固相線：AC，DB包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金）結(jié)晶過(guò)程：L→αβ→αⅡ室溫組織：β+αⅡL與α的比例是多少時(shí)完全包晶轉(zhuǎn)變?yōu)棣拢縇P+αC→βD包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（在開(kāi)始進(jìn)行包晶反應(yīng)時(shí)兩相的相對(duì)量分別為：在大多數(shù)情況下，由包晶反應(yīng)所形成的β相傾向于依附初生相α的表面形核，以降低形核功，并消耗液相和α相而生長(zhǎng)。當(dāng)α相被新生的β相包圍以后，α相就不能直接與液相L接觸。β相同時(shí)向液相和α相方向生長(zhǎng)，直至把液相和α相全部吞食為止。由于β相是在包圍初生相α，并使之與液相隔開(kāi)的形式下生長(zhǎng)的，故稱之為包晶反應(yīng)。在開(kāi)始進(jìn)行包晶反應(yīng)時(shí)兩相的相對(duì)量分別為：在大多數(shù)情況下，由包包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金）結(jié)晶過(guò)程：包晶轉(zhuǎn)變機(jī)理：包晶反應(yīng)時(shí)原子遷移示意圖包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅱ：室溫組織：α＋β+αⅡ＋βⅡ包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅱ：室溫組包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅲ：室溫組織：β+αⅡ包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅲ：室溫組包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）平衡結(jié)晶過(guò)程：Ｌ→εL+ε→ηL→ηL→(η+Sn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）非平衡結(jié)晶過(guò)程：Ｌ→εL+ε→η進(jìn)行不完全，L、ε剩余L→ηL→(η+Sn)非平衡組織：包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）非平衡組織：包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)1．具有化合物的二元相圖在某些二元系中，可形成一個(gè)或幾個(gè)化合物，由于它們位于相圖中間，故又稱中間相。穩(wěn)定化合物是指有確定的熔點(diǎn)，可熔化成與固態(tài)相同成分液體的那類化合物。不穩(wěn)定化合物不能熔化成與固態(tài)相同成分的液體，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)相。其他類型的二元相圖1．具有化合物的二元相圖其他類型的二元相圖Mg－Si相圖a.形成穩(wěn)定化合物的相圖Mg－Si相圖a.形成穩(wěn)定化合物的相圖Cd－Sb相圖Cd－Sb相圖b．形成不穩(wěn)定化合物的相圖具有形成不穩(wěn)定化合物（KNa2）的KNa合金相圖，當(dāng)（Na）＝54.4％的K－Na合金所形成的不穩(wěn)定化合物被加熱到6.9℃，便會(huì)分解為成分與之不同的液相和Na晶體，實(shí)際上它是由包晶轉(zhuǎn)變L＋Na→KNa得到的。同樣，不穩(wěn)定化合物也可能有一定的溶解度，則在相圖上為一個(gè)相區(qū)。b．形成不穩(wěn)定化合物的相圖K－Na相圖K－Na相圖SiO2-Al2O3系和Fe-C系分別是陶瓷和合金中最重要的兩個(gè)二元系，故以它們的相圖作為實(shí)例進(jìn)行分析。1.SiO2-Al2O3系的組織與性能二元相圖實(shí)例分析SiO2-Al2O3系和Fe-C系分別是陶瓷和合金中最二元相

SiO2-Al2O3系相圖SiO2-Al2O3系相圖SiO2-Al2O3系相圖中有三個(gè)化合物，均屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)。組元α-Al2O3（又稱剛玉）屬菱方點(diǎn)陣；組元SiO2隨多晶型的變化具有多種點(diǎn)陣類型；中間相莫來(lái)石為單斜點(diǎn)陣。在相圖中有兩個(gè)三相恒溫轉(zhuǎn)變：1587℃共晶轉(zhuǎn)變：LSiO2+莫來(lái)石1828℃包晶轉(zhuǎn)變：L+Al2O3莫來(lái)石SiO2-Al2O3系相圖中有三個(gè)化合物，均屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)。組元a.w(Al2O3)＜10％的陶瓷（亞共晶）b.w(Al2O3)＝10％的陶瓷（共晶）f.w(Al2O3)＞78％的陶瓷d.55％＜w(Al2O3)＜72％的陶瓷e.72％＜w(Al2O3)＜78％的陶瓷c.10％＜w(Al2O3)＜55％的陶瓷（過(guò)共晶）a.w(Al2O3)＜10％的陶瓷（亞共晶）b.w(Al二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的相鐵素體：α或F，高溫鐵素體δ，bcc奧氏體：γ或A，fcc滲碳體：Fe3C，正交晶系α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的相α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線特性點(diǎn)二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線等溫轉(zhuǎn)變線包晶線HJB：1495℃L+δγ共晶線ECF：1148℃Lγ+Fe3C萊氏體Ld共析線PSK:727℃γα+Fe3C珠光體Pα＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線三條特性曲線GS線：A3線，先共析鐵素體開(kāi)始析出線AFES線：Acm線，碳在A中的溶解度曲線AFe3CⅡPQ線：碳在F中的溶解度曲線FFe3CⅢ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線

點(diǎn)：16個(gè)。線：兩條磁性轉(zhuǎn)變線；三條等溫轉(zhuǎn)變線；其余三條線：GS,ES,PQ。區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3個(gè)三相區(qū)。LL+L+Fe3C+Fe3C+Fe3CＬ＋δδ＋α＋Ｆｅ３ＣL+＋Ｆｅ３ＣL++δα＋＋Ｆｅ３Ｃδα二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線LL+L+F二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析鐵碳合金分類：0.02180.0218二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析0.0218二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(1)工業(yè)純鐵α+Fe3CⅢ室溫組織：α+Fe3CⅢFe3CⅢ的最大含量：二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析α+Fe3C[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(2)共析鋼P(yáng)室溫組織：P(F+Fe3C)α+Fe3CⅢ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢP二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(3)亞共析鋼室溫組織：F+PF+Pα+Fe3CⅢP二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢPF+P二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(4)過(guò)共析鋼室溫組織：P+Fe3CⅡP+Fe3CⅡα+Fe3CⅢPF+P二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(5)共晶白口鑄鐵室溫組織：Ld’Ld(A+Fe3C)Ld’(P+Fe3CⅡ+Fe3C)α+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡLdLd’二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(6)亞共晶白口鑄鐵室溫組織：P+Fe3CⅡ+Ld’P+Fe3CⅡ+Ld’α+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡLdLd’二元相圖分析[工學(xué)]二元相圖課件α+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡLdLd’P+Fe3CⅡ+Ld’二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析(7)過(guò)共晶白口鑄鐵室溫組織:Ld’+Fe3CⅠLd’+Fe3CⅠα+Fe3CⅢPF+PP+Fe3CⅡLdLd’P+Fe3C[工學(xué)]二元相圖課件二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）Fe3C形態(tài)：Fe3CⅢ：薄網(wǎng)狀、點(diǎn)狀Fe3CⅡ：網(wǎng)狀Fe3CⅠ：粗大片狀共析Fe3C：層片狀共晶Fe3C：基體二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）Fe3C形態(tài)：二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（1）對(duì)平衡組織的影響（隨C%提高）組織：α＋Fe3CⅢLd`＋Fe3CⅠ；相：α減少，F(xiàn)e3C增多；二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（1）對(duì)二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（2）對(duì)力學(xué)性能的影響強(qiáng)度、硬度升高，塑韌性下降。二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（2）對(duì)二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（3）對(duì)工藝性能的影響適合鍛造：C%<2.11%，可得到單相組織。適合鑄造：C%～4.3%。，流動(dòng)性好。適合冷塑變：C%<0.25%，變形阻力小。適合熱處理：0.0218%~2.11%，有固態(tài)相變。二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）鐵碳合金的組織與力學(xué)性能（3）對(duì)合金的性能很大程度上取決于組元的特性及其所形成的合金相的性質(zhì)和相對(duì)量，借助于相圖所反映出的這些特性和參量來(lái)判定合金的使用性能和工藝性能,對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)有一定的借鑒作用。1．根據(jù)相圖判斷合金的使用性能2．根據(jù)相圖判別合金的工藝性能

根據(jù)相圖推測(cè)合金的性能合金的性能很大程度上取決于組元的特性及其所形成的合金相的性質(zhì)相圖與合金的性能①根據(jù)相圖判斷材料的力學(xué)和物理性能單相固溶體合金：固溶強(qiáng)化理想的變形合金相圖與合金的性能①根據(jù)相圖判斷材料的力學(xué)和物理性能相圖與合金的性能①根據(jù)相圖判斷材料的力學(xué)和物理性能形成兩相混合物的合金，其性能與成分呈線性關(guān)系相圖與合金的性能①根據(jù)相圖判斷材料的力學(xué)和物理性能相圖與合金的性能②根據(jù)相圖判斷材料的工藝性能鑄造性能：根據(jù)液固相線之間的距離X

X越大，成分偏析越嚴(yán)重（因?yàn)橐汗滔喑煞植顒e大）；X越大，流動(dòng)性越差（因?yàn)橹Оl(fā)達(dá)）；X越大，熱裂傾向越大（因?yàn)橐汗虄上喙泊娴臏貐^(qū)大）。相圖與合金的性能②根據(jù)相圖判斷材料的工藝性能相圖與合金的性能塑性加工性能：選擇具有單相固溶體區(qū)的合金。熱處理性能：選擇具有固態(tài)相變或固溶度變化的合金相圖與合金的性能塑性加工性能：選擇具有單相固溶體區(qū)的合金。第七章二元相圖相圖：表示平衡條件下材料系統(tǒng)中相的狀態(tài)與溫度及成分之間關(guān)系的一種圖形。又稱狀態(tài)圖或平衡圖。相圖是材料科學(xué)工作者必不可少的

重要工具。相圖的用途：由相圖可以知道材料的凝固或熔化溫度及系統(tǒng)中可能發(fā)生的固態(tài)相變或其他轉(zhuǎn)變；材料的性能與相圖有一定關(guān)系，掌握了有關(guān)相圖的知識(shí)，就可以通過(guò)相圖預(yù)測(cè)材料的某些性能。第七章二元相圖相圖：表示平衡條件下材料系統(tǒng)中相的狀態(tài)與§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.1相系統(tǒng)：所研究的原子、分子的集體。相：給定的物質(zhì)系統(tǒng)中，具有同一化學(xué)成分、同一原子聚集狀態(tài)和性質(zhì)的均勻連續(xù)組成部分。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法7.1.2相平衡與相律相平衡：某一溫度下，系統(tǒng)中各相長(zhǎng)時(shí)間不相互轉(zhuǎn)變，處于平衡狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡熱力學(xué)條件：每個(gè)組元在各相中的化學(xué)勢(shì)相等。相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.1相第一節(jié)相圖相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）相律應(yīng)用：確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)，判斷相圖正誤解釋：為什么純金屬溫度恒定下結(jié)晶？二元合金在一溫度范圍內(nèi)結(jié)晶？純金屬：Ｐｍａｘ＝二元合金：Ｐｍａｘ＝三元合金：Ｐｍａｘ＝Ｐｍａｘ＝c-fmin+1第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。f=c-p+1（恒壓條件下）相律應(yīng)用：確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)，

判斷相圖正誤ABLαL+αT第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)7.1.3相圖的表示與測(cè)定橫坐標(biāo)：成分縱坐標(biāo)：溫度圖中任一點(diǎn)：狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)與成分表示法質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)和摩爾分?jǐn)?shù)(x)二元相圖中的成分按現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩種表示方法：質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)。一般情況下，如果沒(méi)有特別注明，均指質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)和摩爾分?jǐn)?shù)(x)第7.1.3相圖的表示與測(cè)定狀態(tài)與成分表示法Cu305070Ni相圖的建立：計(jì)算法：實(shí)驗(yàn)法：熱分析法，金相組織法，X射線分析法，硬度法，電阻法，熱膨脹法，磁性法。配制一系列成分的合金→測(cè)冷卻曲線→確定轉(zhuǎn)變溫度→填入坐標(biāo)→繪出曲線。測(cè)定合金的冷卻（或加熱）曲線§7.1相圖的表示和測(cè)定方法第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定Cu30507.1.3相圖的表示與測(cè)定由凝固開(kāi)始溫度連接起來(lái)的相界線稱為液相線，由凝固終結(jié)溫度連接起來(lái)的相界線稱為固相線。相圖中由相界線劃分出來(lái)的區(qū)域稱為相區(qū)，表明在此范圍內(nèi)存在的平衡相類型和數(shù)目。在二元相圖中有單相區(qū)和兩相區(qū)。在相圖中，任意一點(diǎn)都叫“表象點(diǎn)”。一個(gè)表象點(diǎn)的坐標(biāo)值反映一個(gè)給定合金的成分和溫度。在相圖中由表象點(diǎn)所在的相區(qū)可以判定在該溫度下合金由哪些相組成。第一節(jié)相圖的表示和測(cè)定方法§7.1相圖的表示和測(cè)定方法7.1.3相圖的表示與測(cè)定由凝固開(kāi)始溫度連§7.2二元相圖分析

相圖的基本類型:勻晶相圖共晶相圖包晶相圖二元相圖§7.2二元相圖分析

相圖的基本類型:勻晶相圖二元相圖勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程。二元?jiǎng)蚓鄨D相律：f=c-p+1勻晶相圖：完全具有勻晶轉(zhuǎn)變的相圖。相圖分析（以Cu-Ni相圖為例）兩點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)兩線：液相線，固相線三區(qū)：L,α,L+αLL+α兩相區(qū)：f=2-2+1=1溫度可變，兩相區(qū)存在于一個(gè)溫度范圍內(nèi)，溫度一定時(shí)，液、固成分一定§7.2二元相圖分析勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程。二元?jiǎng)蚓鄨D相律兩組元在液態(tài)無(wú)限互溶，在固態(tài)也無(wú)限互溶的系統(tǒng)稱為勻晶系。在兩個(gè)金屬組元之間形成合金時(shí)，要能無(wú)限互溶必須服從以下條件：1.兩者的晶體結(jié)構(gòu)相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15％。2.兩者有相同的原子價(jià)和相似的電負(fù)性。這一適用于合金固溶體的規(guī)則，也基本適用于以離子晶體化合物為組元的固溶體形成，只是上述規(guī)則中以離子半徑替代原子半徑。§7.2二元相圖分析兩組元在液態(tài)無(wú)限互溶，在固態(tài)也無(wú)限互溶的系統(tǒng)稱為勻晶系?！?對(duì)應(yīng)于極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的合金，由于液、固相的成分相同，此時(shí)用來(lái)確定體系狀態(tài)的數(shù)量應(yīng)少掉一個(gè)，于是自由度f(wàn)=c-p+1=1-2+1=0,即恒溫轉(zhuǎn)變。具有極小點(diǎn)與極大點(diǎn)的相圖

(a)具有極小點(diǎn)(b)具有極大點(diǎn)§7.2二元相圖分析對(duì)應(yīng)于極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的合金，由于液、固相的成分相同，此時(shí)用來(lái)平衡凝固：無(wú)限緩慢冷卻時(shí)的凝固方式。凝固過(guò)程中的每個(gè)階段都能達(dá)到平衡，即在相變過(guò)程中有充分時(shí)間進(jìn)行組元間的擴(kuò)散，以達(dá)到平衡相的成分。平衡結(jié)晶過(guò)程分析固溶體的平衡凝固§7.2二元相圖分析平衡凝固：無(wú)限緩慢冷卻時(shí)的凝固方式。固溶體的平衡凝固§7.2固溶體結(jié)晶特點(diǎn)：結(jié)晶出的固相與原液相成分不同。在形核時(shí)不但要求溶液中有能量起伏，還要有濃度起伏。在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，凝固速率較慢。在每一溫度下，平衡凝固實(shí)質(zhì)包括三個(gè)過(guò)程：①液相內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程。②固相的繼續(xù)長(zhǎng)大。③固相內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程?！?.2二元相圖分析固溶體的平衡凝固固溶體結(jié)晶特點(diǎn)：在每一溫度下，平衡凝固實(shí)質(zhì)包括三個(gè)過(guò)程：①液§7.2二元相圖分析§7.2二元相圖分析杠桿定律注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)（支點(diǎn)和端點(diǎn)）要選準(zhǔn)。WL+Wα=W0WLXL+WαXα=W0XWLWα固溶體的平衡凝固§7.2二元相圖分析杠桿定律注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)（支點(diǎn)和端點(diǎn)）要選準(zhǔn)。WL杠桿定律的兩端一定是單相杠桿的桿是某一溫度杠桿的支點(diǎn)是研究合金的平均成分杠桿定律是計(jì)算雙相的重量百分含量杠桿定律的兩端一定是單相不平衡原因：冷速快，固相不能均勻化固溶體的非平衡凝固不平衡結(jié)晶特點(diǎn)：(1)相成分按平均成分線變化(2)結(jié)晶溫度范圍增大(3)成分偏析：晶內(nèi)偏析（枝晶偏析）先結(jié)晶的部分含高熔點(diǎn)的組分多，后結(jié)晶的部分含低熔點(diǎn)的組分多，熔液只能在固態(tài)表層建立平衡。α2α1§7.2二元相圖分析不平衡原因：冷速快，固相不能均勻化固溶體的非平衡凝固不平從上述對(duì)非平衡凝固過(guò)程的分析得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：1）固相平均成分線和液相平均成分線與固相線和液相線不同，它們和冷卻速度有關(guān)。2）先結(jié)晶部分總是富高熔點(diǎn)組元（Ni），后結(jié)晶的部分是富低熔點(diǎn)組元（Cu）。3)非平衡凝固總是導(dǎo)致凝固終結(jié)溫度低于平衡凝固時(shí)的終結(jié)溫度。

§7.2二元相圖分析固溶體的非平衡凝固從上述對(duì)非平衡凝固過(guò)程的分析得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：§7.2二消除枝晶偏析：均勻化退火晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。

§7.2二元相圖分析固溶體的非平衡凝固消除枝晶偏析：均勻化退火晶內(nèi)偏析：一個(gè)晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。LE=αM+βN

f=2-3+1=0共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。液態(tài)無(wú)限互溶、固態(tài)有限互溶或完全不溶，且發(fā)生共晶反應(yīng)。二元共晶相圖βαL共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物:(αM+βN)（是兩相混合物）§7.2二元相圖分析共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。共晶合金具有的特殊性質(zhì)：①比純組元熔點(diǎn)低，簡(jiǎn)化了熔化和鑄造的操作；②共晶合金比純金屬有更好的流動(dòng)性，其在凝固之中防止了阻礙液體流動(dòng)的枝晶形成，從而改善鑄造性能；③恒溫轉(zhuǎn)變（無(wú)凝固溫度范圍）減少了鑄造缺陷，例如偏聚和縮孔；④共晶凝固可獲得多種形態(tài)的顯微組織，尤其是規(guī)則排列的層狀或桿狀共晶組織可能成為優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料（in－situcomposite）。共晶合金具有的特殊性質(zhì)：§7.2二元相圖分析二元共晶相圖共晶點(diǎn)E，純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；室溫溶解度點(diǎn)(1)點(diǎn)：(2)線：(3)區(qū)：結(jié)晶開(kāi)始線（液相線），結(jié)晶結(jié)束線（固相線），共晶線，固溶線3個(gè)單相區(qū)：L、α、β

f=23個(gè)兩相區(qū)：L+α、L+β、α+βf=11個(gè)三相區(qū)（線）：L+α+βf=0βαL合金類型：端部固溶體合金，共晶型合金(亞共晶合金，共晶合金，過(guò)共晶合金)固溶體亞共晶共晶過(guò)共晶固溶體§7.2二元相圖分析二元共晶相圖共晶點(diǎn)E，純組元熔點(diǎn)；最共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:Lα(勻晶)t2-t3:α不變t3-t4:αβⅡ(脫溶)過(guò)飽和固熔體中分離出另一種固相的過(guò)程,稱為脫溶轉(zhuǎn)變。室溫組織：α+βⅡ相組成：α、β共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖βⅡ10%Sn-Pb合金平衡結(jié)晶后的組織室溫組織：α+βⅡ相組成：α、βα、β含量？WβWα共晶系合金的平衡凝固和組織端部固溶體合金二元共晶相圖βⅡ10共晶系合金的平衡凝固和組織共晶合金(ωSn=0.619)二元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程：t1:

α→βⅡβ→αⅡ

α、β相對(duì)含量？室溫組織：(α+β+αⅡ+βⅡ)共片層狀稱為：共晶體（共晶組織）簡(jiǎn)寫為：(α+β）共相組成：α、βα、β相對(duì)含量？Pb-Sn二元相圖共晶系合金的平衡凝固和組織共晶合金(ωSn=0.619)二元共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖室溫組織：α初+βⅡ+(α+β)共相組成：α、β結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:L→

α初

(+LE)

t2:LE→(α+β)

t2-t3:α→βⅡ(+αF),β→αⅡ

α→βⅡ共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖室溫組織：共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖相對(duì)含量？共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖相對(duì)含量？共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖Pb-Sn二元相圖相對(duì)含量？Lt1-t2:α初M

LEt2:(α+β)t3:βⅡαF(α+β)共晶系合金的平衡凝固和組織亞共晶合金二元共晶相圖Pb-Sn二共晶系合金的平衡凝固和組織過(guò)共晶合金二元共晶相圖室溫組織：β初+(α+β)共+αⅡ結(jié)晶過(guò)程：t1-t2:L→

β初

(+LE)

t2:LE→(α+β)

t2-t3:β→αⅡ(+β),β→αⅡ

α→βⅡ共晶系合金的平衡凝固和組織過(guò)共晶合金二元共晶相圖室溫組織：結(jié)二元共晶相圖二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織偽共晶組織偽共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶組織。形成原因：不平衡結(jié)晶；成分位于共晶點(diǎn)附近。偽共晶區(qū)的位置：與共晶兩相的結(jié)晶速度有關(guān)。偏向晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜及具有平滑界面的相的一邊。二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織偽共晶組織二元共晶相圖共晶系合金的非平衡凝固和組織離異共晶離異共晶：兩相分離的共晶。條件：成分遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)，初晶相對(duì)量很多。二元共晶相圖可以在平衡條件下獲得，也可以在非平衡條件下獲得。共晶系合金的非平衡凝固和組織離異共晶二元共晶相圖可以在平衡條二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：一定溫度下，由特定成分的固相與確定成分的液相發(fā)生反應(yīng)生成另一種特定成分的固相的轉(zhuǎn)變。包晶相圖：兩組元液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)有限互溶并具有包晶轉(zhuǎn)變的相圖。圖形特點(diǎn)：二元包晶相圖LαβLp+αc=βD二元包晶相圖包晶轉(zhuǎn)變：一定溫度下，由特定成分的固相與確定成分二元包晶相圖三種類型包晶相圖二元包晶相圖三種類型包晶相圖二元包晶相圖液相線：APB固相線：AC，DBCE是Ag在Pt為基的α固溶體的溶解度曲線，DF是Pt在Ag為基的β固溶體的溶解度曲線。水平線CDP是包晶轉(zhuǎn)變線，成分在CP范圍內(nèi)的合金在該溫度都將發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：LP+αc→βD。包晶反應(yīng)是恒溫轉(zhuǎn)變，圖中D點(diǎn)稱為包晶點(diǎn)。二元包晶相圖液相線：APB固相線：AC，DB包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金）結(jié)晶過(guò)程：L→αβ→αⅡ室溫組織：β+αⅡL與α的比例是多少時(shí)完全包晶轉(zhuǎn)變?yōu)棣拢縇P+αC→βD包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（在開(kāi)始進(jìn)行包晶反應(yīng)時(shí)兩相的相對(duì)量分別為：在大多數(shù)情況下，由包晶反應(yīng)所形成的β相傾向于依附初生相α的表面形核，以降低形核功，并消耗液相和α相而生長(zhǎng)。當(dāng)α相被新生的β相包圍以后，α相就不能直接與液相L接觸。β相同時(shí)向液相和α相方向生長(zhǎng)，直至把液相和α相全部吞食為止。由于β相是在包圍初生相α，并使之與液相隔開(kāi)的形式下生長(zhǎng)的，故稱之為包晶反應(yīng)。在開(kāi)始進(jìn)行包晶反應(yīng)時(shí)兩相的相對(duì)量分別為：在大多數(shù)情況下，由包包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金）結(jié)晶過(guò)程：包晶轉(zhuǎn)變機(jī)理：包晶反應(yīng)時(shí)原子遷移示意圖包晶合金的平衡凝固和組織ωAg=0.424的Pt-Ag合金（包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅱ：室溫組織：α＋β+αⅡ＋βⅡ包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅱ：室溫組包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅲ：室溫組織：β+αⅡ包晶合金的平衡凝固和組織其他包晶合金的平衡凝固合金Ⅲ：室溫組包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）平衡結(jié)晶過(guò)程：Ｌ→εL+ε→ηL→ηL→(η+Sn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）非平衡結(jié)晶過(guò)程：Ｌ→εL+ε→η進(jìn)行不完全，L、ε剩余L→ηL→(η+Sn)非平衡組織：包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)生的組織變化與成分偏析現(xiàn)象。措施：擴(kuò)散退火二元包晶相圖平衡組織：η包+η初+（η+Sn）非平衡組織：包晶合金的非平衡凝固和組織包晶偏析：由于包晶轉(zhuǎn)變不完全性而產(chǎn)1．具有化合物的二元相圖在某些二元系中，可形成一個(gè)或幾個(gè)化合物，由于它們位于相圖中間，故又稱中間相。穩(wěn)定化合物是指有確定的熔點(diǎn)，可熔化成與固態(tài)相同成分液體的那類化合物。不穩(wěn)定化合物不能熔化成與固態(tài)相同成分的液體，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)相。其他類型的二元相圖1．具有化合物的二元相圖其他類型的二元相圖Mg－Si相圖a.形成穩(wěn)定化合物的相圖Mg－Si相圖a.形成穩(wěn)定化合物的相圖Cd－Sb相圖Cd－Sb相圖b．形成不穩(wěn)定化合物的相圖具有形成不穩(wěn)定化合物（KNa2）的KNa合金相圖，當(dāng)（Na）＝54.4％的K－Na合金所形成的不穩(wěn)定化合物被加熱到6.9℃，便會(huì)分解為成分與之不同的液相和Na晶體，實(shí)際上它是由包晶轉(zhuǎn)變L＋Na→KNa得到的。同樣，不穩(wěn)定化合物也可能有一定的溶解度，則在相圖上為一個(gè)相區(qū)。b．形成不穩(wěn)定化合物的相圖K－Na相圖K－Na相圖SiO2-Al2O3系和Fe-C系分別是陶瓷和合金中最重要的兩個(gè)二元系，故以它們的相圖作為實(shí)例進(jìn)行分析。1.SiO2-Al2O3系的組織與性能二元相圖實(shí)例分析SiO2-Al2O3系和Fe-C系分別是陶瓷和合金中最二元相

SiO2-Al2O3系相圖SiO2-Al2O3系相圖SiO2-Al2O3系相圖中有三個(gè)化合物，均屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)。組元α-Al2O3（又稱剛玉）屬菱方點(diǎn)陣；組元SiO2隨多晶型的變化具有多種點(diǎn)陣類型；中間相莫來(lái)石為單斜點(diǎn)陣。在相圖中有兩個(gè)三相恒溫轉(zhuǎn)變：1587℃共晶轉(zhuǎn)變：LSiO2+莫來(lái)石1828℃包晶轉(zhuǎn)變：L+Al2O3莫來(lái)石SiO2-Al2O3系相圖中有三個(gè)化合物，均屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)。組元a.w(Al2O3)＜10％的陶瓷（亞共晶）b.w(Al2O3)＝10％的陶瓷（共晶）f.w(Al2O3)＞78％的陶瓷d.55％＜w(Al2O3)＜72％的陶瓷e.72％＜w(Al2O3)＜78％的陶瓷c.10％＜w(Al2O3)＜55％的陶瓷（過(guò)共晶）a.w(Al2O3)＜10％的陶瓷（亞共晶）b.w(Al二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的相鐵素體：α或F，高溫鐵素體δ，bcc奧氏體：γ或A，fcc滲碳體：Fe3C，正交晶系α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的相α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線特性點(diǎn)二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線等溫轉(zhuǎn)變線包晶線HJB：1495℃L+δγ共晶線ECF：1148℃Lγ+Fe3C萊氏體Ld共析線PSK:727℃γα+Fe3C珠光體Pα＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線α＋＋Ｆｅ３Ｃ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線三條特性曲線GS線：A3線，先共析鐵素體開(kāi)始析出線AFES線：Acm線，碳在A中的溶解度曲線AFe3CⅡPQ線：碳在F中的溶解度曲線FFe3CⅢ二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線二元相圖分析實(shí)例（鐵碳相圖）相圖中的點(diǎn)和線

點(diǎn)：16個(gè)。線：兩條磁性轉(zhuǎn)變線；三條等溫轉(zhuǎn)變線；其余三條線：GS,ES,PQ。區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3個(gè)三相區(qū)。LL+L+Fe3C+Fe3C+Fe3CＬ＋δδ＋α＋Ｆｅ３ＣL+＋Ｆｅ３ＣL++δ