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相图 又称平衡图 状态图 平衡条件下 合金的相状态与温度 成分之间关系的图形 常压下 二元合金的相状态决定于温度和成分 二元合金相图为温度 成分坐标系的平面图 一定条件下合金系参与相变过程的各相成分与相对质量不再变化所达到的一种状态 合金系稳定 不随时间变化 平衡结晶 平衡 结晶时冷却速度极其缓慢 足够慢 原子扩散充分进行 匀晶相图 匀晶反应 合金系结晶时从液相结晶出单相固溶体的反应 两组元在液态和固态下均无限互溶所构成的相图称匀晶相图 匀晶反应 L 匀晶合金的结晶过程 a b c d T C t L L L 匀晶转变L 冷却曲线 T1 匀晶相图分析要点固溶体结晶也包括生核和长大 趋于树枝状长大 变温结晶过程 匀晶合金与纯金属不同 它没有一个恒定的熔点 而是在液 固相线划定的温区内进行结晶 液固相线不仅是相区分界线 也是结晶时两相的成分变化线 两相区内 温度一定时 两相的成分是确定的 随温度变化 液相成分沿液相线变化 固相成分沿固相线变化 结晶时液固相成分不断变化 成分变化通过原子扩散完成 两相区内 温度一定时 两相的质量比是一定的 可用杠杆定律计算 杠杆定律 1 2 a c b a1 b1 c1 T1 T2 1 在两相区内 对应每一确定的温度 两相的成分是确定的 2 随着温度的降低 两相的成分分别沿液相线和固相线变化 杠杆定律 1 2 a c b a1 b1 c1 T1 T2 杠杆定律 在两相区内 对应每一确定的温度T1 两相质量的比值是确定的 即QL Q b1c1 a1b1 杠杆定律推论 在两相区内 对应温度T1时两相在合金b中的相对质量为 QL QH b1c1 a1c1Q QH a1b1 a1c1 1 QL QH 注意 杠杆定律只适用于 1 平衡状态 2 两相区 非平衡结晶 枝晶偏析 固溶体结晶时成分是变化的 如果冷却速度较快 原子扩散不充分 就形成了不均匀的固溶体 先结晶的树枝晶轴含高熔点组元较多 后结晶的树枝晶枝干含低熔点组元较多 造成枝晶偏析 扩散退火 生产上常将铸件加热到高温 固相线以下100 200 长时间保温 使原子充分扩散 获得成分均匀的固溶体 消除枝晶偏析现象 这种热处理工艺称扩散退火 共晶相图 Pb Sn Sn T C 铅 锡合金共晶相图 液相线 L 固相线 L L 相固溶线 相固溶线 共晶反应 合金系由一种液相恒温下同时结晶出两种固相的反应 如 L 两组元在液态下无限互溶 在固态下有限互溶 冷却时发生共晶反应所构成的相图称为共晶相图 金属材料中Al Si Pb Sn Ag Au等合金 陶瓷材料MgO CaO系中都具有共晶相图 共晶相图分析要点 共晶转变在恒温下进行 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的新固相 存在一个确定的共晶点 在该点凝固温度最低 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变 X1成分合金结晶过程 c e f g X1 T C t L L L L 冷却曲线 1 2 3 4 X2成分合金结晶过程 共晶合金 X2 T C t L L L L 共晶体 冷却曲线 共晶反应的产物 即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织 发生共晶反应的温度称共晶温度 代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点 具有共晶成分的合金称共晶合金 在共晶线上 凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金 在共晶线上 凡成分位于共晶点以右的合金称过共晶合金 凡具有共晶线成分的合金冷却到共晶温时都将发生共晶反应 共晶反应结束后 随温度下降 和 的成分分别沿CF线和DG线变化 并从共晶 中析出 从共晶 中析出 由于共晶组织细小 与共晶 结合 无界限相连 与共晶 结合 无界限相连 共晶合金的室温组织仍然为 共晶体 即只含有共晶体一种组织 X3成分合金结晶过程 亚共晶合金 X3 T C t L L 1 2 2 共晶转变 脱溶转变 60 Sn合金平衡结晶 共晶温度下组织的相对量 组织组成物是指合金在结晶过程中 形成的具有特定形态特征的独立组成部分 如 共晶体 也是组织组成物 相与相之间的差别主要在结构和成分上 组织组成物之间的差别主要在形态上 如 和共晶 的结构 成分相同 属同一