机械工程材料-第3章

3.1合金的相结构3.1.1合金的基本概念众所周知，金属材料在现代工农业生产及人们的日常生活中占有极其重要的地位，虽然各种纯金属都具有优良的导电性、导热性、化学稳定性等，但是，各种纯金属的强度、硬度、耐磨性等机械性能都比较差，满足不了人们对金属材料使用性能的要求，因此，自古至今，人们都在生产和使用着合金材料。合金不仅在强度、硬度、耐磨性等机械性能方面比纯金属的好，而且在电、磁、化学稳定性等物理化学性能方面也能与纯金属相媲美或更具优势，所以，对合金的研究与使用更有实际意义。通过熔炼、烧结或其他方法，将一种金属元素同一种或几种其他元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。下一页返回3.1合金的相结构组成合金的最基本的、独立的物质称为组元，通常是指组成该合金的元素或某些化合物。根据合金组元数目的多少，把合金分为二元合金、三元合金和多元合金。3.1.2合金中的相目前应用的合金，大多是采用熔炼法生产的，熔炼法首先需要得到具有某种化学成分的均匀一致的合金溶液，将其降温冷却，使其结晶为固态合金。合金的结晶过程同纯金属一样，也是通过形核和长大来实现的。在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分，称为相。上一页下一页返回3.1合金的相结构若合金是由成分、结构都相同的同一种晶粒构成的，则各晶粒虽有界面分开，却属于同一种相，这一合金为单相合金。若合金由成分、结构互不相同的几种晶粒构成，它们属于几种不同相，这一合金为多相合金(或复相合金)。金属材料可以是单相的，也可以由多相组成。一般来讲，相通常是指物质中具有相同聚集状态的原子(离子或分子)的部分，并且这些部分之间有界面分隔。这与通常所讲的气相、液相和固相的概念类似。在合金中，固态下的各种相指各晶粒的种类。而通常所说的显微组织，实质上是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合，即各类晶粒的形状、大小和分布情况。上一页下一页返回3.1合金的相结构3.1.3合金的相结构合金的结构比纯金属复杂，这是因为，组成合金的元素通常会相互作用，在固态下形成各种相。实践证明，组成合金的相不同或相的相对量不同，则合金的性能不同。因此，要掌握合金，必须首先学习合金中的相结构。固态合金中的相，按晶格结构的特点可以分为固溶体和金属化合物两大类，二者的区别是，固溶体的晶格结构与合金的某一组成元素的晶格结构相同，金属化合物的晶格结构与合金的各组成元素的晶格结构均不相同。1.固溶体在一种金属元素的晶格中，溶入另一种或多种元素所形成的相即固溶体。上一页下一页返回3.1合金的相结构在固溶体中，保持其原晶体结构的组元(元素)为溶剂，其余的组元为溶质。固溶体的晶格与溶剂元素晶格相同。工业上使用的金属材料，绝大部分都以固溶体为基体，有的甚至完全由固溶体组成。

(1)固溶体的分类按照溶质原子在溶剂晶格中的位置，将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。①置换固溶体。溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而形成的固溶体为置换固溶体。如图3-1(a)所示。在置换固溶体中，按照溶质原子在溶剂晶格结点上的分布规律，还可将其分为有序固溶体和无序固溶体。上一页下一页返回3.1合金的相结构溶质原子在溶剂晶格结点上呈无序分布的置换固溶体称为无序固溶体;溶质原子在溶剂晶格结点上按一定秩序排列的置换固溶体称为有序固溶体。显然，只有当溶质原子和溶剂原子比例一定时，才有可能形成有序固溶体。置换固溶体的溶解度变化范围较大，影响因素也比较多，如尺寸因素、电化学因素、电子浓度因素、晶体结构等。总之，只有两组元的原子大小相近，晶体结构相同，才能形成置换固溶体，钢中的锰、铬、镍、硅、钼等元素都能与铁形成置换固溶体。②间隙固溶体。溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体，称为间隙固溶体。间隙固溶体仍保持着溶剂金属的晶格类型。如图3-1(b)所示。上一页下一页返回3.1合金的相结构已有研究表明，当溶质元素的原子直径与溶剂元素的原子直径的比值d溶质/d溶剂≤0.59时，易于形成间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质元素一般是原子半径较小的非金属元素，如氢、碳、硼、氮等，而溶剂元素一般为过渡族元素。间隙固溶体都是无序固溶体。按照溶解度的大小，将固溶体分为无限固溶体和有限固溶体。①有限固溶体。在一定条件下，溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这一限度称为溶解度，这种固溶体称为有限固溶体。大部分固溶体都属于这一类。②无限固溶体。溶质能以任意比例溶入溶剂，固溶体的溶解度可达100%，这种固溶体称为无限固溶体.上一页下一页返回3.1合金的相结构无限固溶体只可能是置换固溶体，例如，铜和镍的原子半径相差很小，都是面心立方晶格，并且是处于同一周期的相邻元素，所以可形成无限固溶体。间隙固溶体总是有限固溶体。(2)固溶体的性能如图3-2所示，无论是置换固溶体还是间隙固溶体，由于溶质原子与溶剂原子大小不同，因此，在固溶体中溶质原子附近的局部范围内必然产生晶格畸变，使其性能不同于原纯金属。当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。随着溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，一般情况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率升高，导电性逐渐下降等。上一页下一页返回3.1合金的相结构通过溶入某种溶质元素形成固溶体，使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。可见，固溶强化的产生是由于溶入溶质原子后，溶剂金属的晶格产生畸变，位错运动时阻力增大。固溶强化是提高合金机械性能的一种重要途径，在金属材料的生产和研究中得到了极为广泛的应用。对综合力学性能要求较高，即要求强度、韧性和塑性之间有较好配合的结构材料，常以固溶体作为基本相。可是，单纯的固溶强化所能达到的最高强度指标仍然有限，故不得不在固溶强化的基础上再补充实施其他强化方法。2.金属化合物在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，将出现新相，若新相的晶格结构与合金中另一组成元素相同，则新相是以另一组成元素为溶剂的固溶体。上一页下一页返回3.1合金的相结构若新相的晶格结构不同于任一组成元素，则新相将是组成元素间发生相互作用而生成的一种新物质，称为金属化合物，一般用化学式AB表示其组成。金属化合物的特点是，除有离子键和共价键作用外，还有一定程度的金属键参与作用，从而使化合物具有明显的金属特性，如碳钢中的渗碳体Fe3C。除金属化合物外，合金中还有非金属化合物，没有金属键作用，没有金属特性，如FeS,MnS，称为非金属化合物。在合金中，金属化合物可以成为合金材料的基本组成相，而非金属化合物是由合金原料或在熔炼过程中产生的，数量少且对合金性能影响很坏，因而一般称为非金属夹杂。(1)金属化合物的分类金属化合物的类型很多，根据形成条件及结构特点，主要有以下几类。上一页下一页返回3.1合金的相结构

1)正常价化合物符合正常的原子价规律的化合物称为正常价化合物，成分固定，并可用确定的化学式表示。它通常由周期表上相距较远、电化学性质相差很大的两种元素形成。

2)电子化合物符合电子浓度规律的化合物称为电子化合物。电子浓度，是指金属化合物中价电子数目与原子数目的比值。电子化合物多由IB族或过渡族金属与IIB族、ⅢA族、ⅣA族、VA族元素组成。此类化合物不遵守原子价规律，而是服从电子浓度规律，即按照一定的电子浓度组成具有一定晶格结构的化合物。上一页下一页返回3.1合金的相结构

3)间隙化合物间隙化合物一般由原子直径较大的过渡族金属元素(Fe,Cr,Mo,W,V等)和原子直径较小的非金属元素(C,N,B,H等)组成。根据晶体结构特点，间隙化合物又可分成简单结构间隙化合物和复杂结构间隙化合物两类。当非金属原子半径与金属原子半径之比小于0.59时，形成的间隙化合物具有体心立方、面心立方等简单晶格，称为间隙化合物，又称间隙相。具有简单结构的间隙化合物有VC(图3-3)、WC、TiC等。当非金属原子半径与金属原子半径之比大于0.59时，形成复杂结构间隙化合物，如Fe3C(图3-4)、Cr23C5、Cr7C3、Fe4W2C等。上一页下一页返回3.1合金的相结构

(2)金属化合物的性能由于金属化合物一般具有复杂的化合键和晶格结构，因此其熔点高，硬而脆。合金中的金属化合物使合金的强度、硬度和耐磨性提高，但会降低其塑性和韧性。因此，它是碳钢、合金钢、硬质合金和许多有色合金的重要强化相。与固溶体适当配合，可以满足材料的性能要求。上一页返回3.2二元合金相图3.2.1相图的相关概念纯金属结晶后只能得到单相的固溶体，合金结晶后，既可获得单相的固溶体，也可获得单相的金属化合物，但更常见的是既有固溶体又有金属化合物的多相组织。组元不同，获得的固溶体和化合物的类型也不同，即使组元确定，结晶后获得的相的性质、数目及相对含量也随着合金成分和温度的变化而变化，即在不同的成分和温度时，合金将以不同的状态存在。相图是用来表示合金系中各合金的结晶过程的图，又称状态图或平衡图。下一页返回3.2二元合金相图利用相图，可以了解到不同成分的合金在不同温度下的平衡状态、它存在哪些相、相的成分及相对含量如何，以及在加热或冷却时，可能发生哪些转变等。显然，相图是研究金属材料的一个十分重要的工具。在讨论相图之前，先介绍几个有关相图的基本概念。(1)合金系由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，称为合金系。一个合金系指组元相同的一系列不同成分的合金。

(2)平衡相、平衡组织如果合金在某一温度停留任意长的时间，合金中各相的成分都是均匀不变的，各相的相对质量也不变，那么，该合金就处于相平衡状态，此时，合金中的各相称为平衡相，由平衡相构成的组织称为平衡组织。上一页下一页返回3.2二元合金相图相平衡时，合金的自由能处于最低的状态，也就是合金最稳定的状态。合金总是试图通过原子扩散趋于这种状态。(3)平衡结晶如果合金在结晶过程中或相变过程中的冷却速度非常缓慢，那么由于其原子有充分的时间进行扩散，合金中的各相将近似处于平衡状态，这种冷却方式称为平衡冷却，而这种处于相平衡状态的结晶或相变方式称为平衡结晶。3.2.2二元合金相图的建立目前，合金相图主要是通过实验测定的，且测定合金相图的方法很多，但应用最多的是热分析法。上一页下一页返回3.2二元合金相图这种方法将合金加热熔化后缓慢冷却，绘制其冷却曲线。当合金发生结晶或固态相变时，由于相变潜热放出，抵消或部分抵消外界的冷却散热，故在冷却曲线上形成拐点。拐点所对应的温度就是该合金发生某种相变的临界点。以Cu-Ni合金相图测定为例，说明热分析法的应用及步骤:①配制不同成分的Cu-Ni合金试样，如I纯铜;Ⅱ75%Cu+25%Ni;Ⅲ50%Cu+50%Ni;W25%Cu+75%Ni;V纯Ni。②测定各组试样合金的冷却曲线并确定其相变临界点。③将各临界点绘在温度-合金成分坐标图上。上一页下一页返回3.2二元合金相图④将图中具有相同含义的临界点连接起来，即得到Cu-Ni合金相图，如图3-5所示。相图中的每个点、每条线、每个区域都有明确的物理含义。图中，A、B点分别表示纯Cu和纯Ni的熔点。在AB上弧线以上，合金均为液相状态，所以称AB上弧线为液相线，任何成分的液态合金冷却到此线所示的温度，就开始结晶，析出固相。在AB下弧线以下，合金都处于固相状态，称AB下弧线为固相线，当合金加热至固相线温度时，便开始熔化产生液相。液相线与固相线之间的区域为液相、固相平衡共存的两相区。3.2.3平衡相组成的分析平衡相成分的确定上一页下一页返回3.2二元合金相图当合金在某一温度下处于两相区时，由相图可以知道两平衡相的成分。如图3-6(a)所示，在Cu-Ni二元相图中，液相线是表示液相的成分随温度变化的平衡曲线，固相线是表示固相的成分随温度变化的平衡曲线。

2.平衡相相对质量的确定(杠杆定律)由前面的分析可知，成分含量为x的合金在温度Tx时相平衡的液相和固相的成分含量分别是x1和x2，那么它们的相对质量是多少呢?设合金M总质量为1,Tx温度时液相的相对质量为ωL(成分含量为x1)，固相相对质量为ωα(成分含量为x2)。而且，合金M中的含镍量应等于液相中的含镍量与固相中的含镍量之和，即上一页下一页返回3.2二元合金相图解方程组得两相的相对质量分数为上一页下一页返回3.2二元合金相图两相的质量分数比为如果将合金成分的二点看作支点，将ωL,ωα看作作用于x1和x2的力，则按力学的杠杆原理就可得出式(3-5)。因此，将式(3-5)称为杠杆定律，杠杆原理示意图如图3-6所示。杠杆定律表明:合金两平衡相的质量分数之比等于该两相成分点到合金成分点的距离的反比。杠杆定律只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态下使用。上一页下一页返回3.2二元合金相图3.2.4二元合金相图的基本类型分析常见的二元合金相图有:二元匀晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图、二元共析相图等。1.二元匀晶相图(1)相图的组成及特征两组元在液态时能无限互溶，形成均匀的液溶体，在固态时能无限互溶，形成均匀的固溶体的相图，称为匀晶相图。如图3-7所示，该相图十分简单，只有两条曲线，上面一条是液相线，下面一条是固相线，液相线与固相线将相图分为三个区:液相线以上为液相区L,固相线以下为固相区α，固液相线之间为液固共存的两相区L+α。上一页下一页返回3.2二元合金相图(2)合金平衡结晶过程及组织图3-7为Cu-Ni二元合金相图的结晶过程。现以合金K为例，分析合金的平衡结晶过程。当温度高于T1时，合金全部为液相，当其自液态缓冷到液相线上的T1温度时，开始从液相中结晶出成分为α1的固溶体。随温度下降，固相质量增加，液相质量减少，同时液相成分沿着液相线变化，固相成分沿着固相线变化。温度降到T2时，液相成分变化到L2固溶体成分变化到α2，成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到固相线上的T3温度时，最后一滴L3成分的液体也转变为α固溶体，合金全部由α相组成。再冷到室温时，合金的成分和组织均不发生变化。上一页下一页返回3.2二元合金相图上面所讲的是平衡结晶过程，即冷却速度极其缓慢，在这一过程中，原子得到了充分的扩散，随冷却的进行，合金中液相成分沿液相线均匀变化，固相成分沿固相线均匀变化。但在实际生产中，液态合金冷却速度较快，原子扩散不能充分进行就出现枝晶偏析现象。(3)枝晶偏析及其消除由于在实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，扩散过程总是落后于结晶过程，合金结晶是在非平衡的条件下进行的。这使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，合金的熔点较高，后结晶出的部分含高熔点组元较少，熔点较低。如图3-8所示，在金相显微镜下观察Cu-Ni合金铸态组织时，树枝晶枝干因含镍量高，不易侵蚀，呈亮自色;而其枝叶因含铜量高，易受侵蚀，呈暗黑色。上一页下一页返回3.2二元合金相图出现枝晶偏析后，合金材料的机械性能下降，特别是塑性和韧性显著降低，甚至不易进行压力加工，耐蚀性能和加工工艺性能也降低。为了消除枝晶偏析，可采用扩散退火的方法，一般将铸件加热到低于固相线100℃~200℃的温度，进行长时间保温，使偏析原子充分扩散，达到成分均匀化的目的。2.二元共晶相图(1)相图的组成分析合金系的两组元在液态下无限互溶，在固态下只能有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图，称为二元共晶相图。Pb-Sn,Cu-Ag,Al-Si等合金系的相图都属于共晶相图。上一页下一页返回3.2二元合金相图以图3-9所示的Pb-Sn相图为例进行相图分析。图中，AEB线为液相线，合金在此线以上均处于液态;AMENB线为固相线，合金在此线以下均为固态;处于液、固相线之间者为液、固两相共存区。相图中有三个单相区:液相L,固溶体α相和固溶体β相。α相是Sn溶于Pb中形成的固溶体;β相是Pb溶于Sn中形成的固溶体。各个单相区之间有三个两相区，即L+a,L+β，α+β。L+a,L+β与α+β两相区之间的水平线表示L+a+β三相共存区。在三相共存水平线所对应的温度下，成分为E点的液相(LE)同时结晶出与M点相对应的α

M和与N点相对应的βN两个相，形成两个固溶体的混合物。上一页下一页返回3.2二元合金相图其反应式为这种在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分不同的两种固相的转变过程称为共晶转变。发生共晶转变的温度称为共晶温度，即183℃。水平线BEN称为共晶线，发生共晶反应的液相成分点E称为共晶点，共晶转变的产物称为共晶体或共晶组织，是两固相的机械混合物，用(α+β)表示。(2)典型合金平衡结晶过程分析Pb-Sn相图中的所有合金可按成分进行分类，成分对应于共晶点的合金称为共晶合金(如合金Ⅲ）;成分位于共晶点以左、M点以右的合金，上一页下一页返回3.2二元合金相图称为亚共晶合金(如合金Ⅱ);成分位于共晶点以右、N点以左的合金，称为过共晶合金(如合金Ⅳ);成分位于M点以左或N点以右的合金称为固溶体合金(如合金I)。下面对以上几种典型合金的平衡结晶过程进行分析。1)合金I(w(Sn=0%)的平衡结晶过程分析合金I的平衡结晶过程如图3-10所示。

1点以上:合金在1点以上全部处于液态，至略低于1点时开始匀晶结晶过程。1~2:合金缓慢冷却到1点时，开始从液相中结晶出固溶体α。随着温度的降低，固溶体。的数量不断增多，而液相L的数量不断减少，它们的成分分别沿固相线AM和液相线AE变化。上一页下一页返回3.2二元合金相图1点和2点之间为L,。两相共存区。2~3点:合金冷却至2点时，结晶完毕，液相全部结晶为α固溶体，继续冷却时，α固溶体组织不发生变化，这一过程与匀晶合金的结晶过程相同。因此，在2点和3点之间，合金全部由α相组成。3~4点:合金冷却至3点以下时，随着温度的降低，α固溶体的溶解度逐渐减小，因此，多余的Sn就以β固溶体的形式从α固溶体中析出。随着温度的降低，β的析出量逐渐增多，并沿α晶界或在晶内呈点状析出。这种从α固溶体中析出的β相称为二次β(以区别于从液体中析出的β)，记为βⅡ

。合金在3点和4点之间由α和βⅡ相组成。最终，合金I的室温平衡组织为α+βⅡ

。其中。和βⅡ均为单相，用杠杆定律可以计算其相对量:上一页下一页返回3.2二元合金相图2)共晶合金(w(Sn)=61.9%)的平衡结晶过程分析以合金Ⅲ为例说明共晶合金的平衡结晶过程。图3-11为其结晶过程示意图。1点以上:合金在1点以上全部处于液态，随着液相逐渐降温，从1点开始结晶。1点:合金缓慢冷却至1点即E点时，发生恒温共晶反应:上一页下一页返回3.2二元合金相图α+β的含量可由杠杆定律求出共晶合金的室温平衡组织为共晶组织(α+β)。共晶组织在显微镜下有多种形态，最常见的是层片状，Pb-Sn合金的共晶组织就是层片状，如图3-12所示。图中，黑色的为α相、白色的为β相，α和β呈层片状交替分布。3)亚共晶合金(w(Sn)-30%)的平衡结晶过程分析以合金Ⅱ为例说明亚共晶合金的平衡结晶过程。图3-13为其结晶过程示意图。上一页下一页返回3.2二元合金相图1点以上:合金在1点以上全部处于液态，至1点时开始结晶。1~2点:合金缓慢冷却到1点时，开始从液相中结晶出固溶体α。随着温度的降低，固溶体α的数量不断增多，而液相L的数量不断减少，α相成分沿AM线变化，液相L成分沿AE线变化。1点和2点之间为L,α两相共存区。2点:当合金冷却至共晶反应温度2点时，先析出的α相的成分变至M点，剩余的液相成分变至E点，即共晶成分，这时剩余液相已具备共晶反应的浓度和温度，因此，冷却到2点时，剩余液相便发生共晶转变，剩余液相转变为(α+β)固溶体，这时，合金的组织为先析出的。相和(a+β)共晶体。上一页下一页返回3.2二元合金相图

2点以下:共晶转变结束后，继续冷却，α和β固溶度将分别沿MF和N‘线变化，析出αⅡ和βⅡ相，与前面一样，αⅡ和βⅡ不予考虑。而在显微镜下，从先共晶。相中析出的βⅡ可分辨出。由于它是在低温下析出的，受扩散条件限制，聚集长大困难，常呈颗粒状或细条状弥散分布于α固溶体基体上，如图3-14所示。亚共晶合金的室温组织为:α+βⅡ+(α+β)。4)过共晶合金(合金W，w(Sn)-70%)的平衡结晶过程与亚共晶合金相似，但合金的先析出相是β相，相应地，次生相是αⅡ。故其室温平衡组织为β+αⅡ+(α+β)。上一页下一页返回3.2二元合金相图综上所述，虽然F~G点之间的合金均由α和β两相组成，但是，由于合金成分和结晶过程的变化，相的大小、数量和分布状况，即合金的组织差别很大，甚至完全不同。为了使相图更清楚地反映实际意义，采用组织来标注相图，如图3-15所示。

(3)比重偏析对于共晶合金系中的亚共晶或过共晶合金，先共晶析出的晶体的比重大于或小于剩余液体的比重时，先析出相会在剩余液体相中下沉或上浮，使结晶后的合金的上、下部分的成分不均匀，这种现象称为比重偏析。上一页下一页返回3.2二元合金相图消除措施:①加快结晶时的冷却速度，使偏析相来不及上浮或下沉。②加入某种元素，形成熔点高、比重与液相相近的化合物，结晶时先析出，形成枝晶骨架，阻止偏析。③振动搅拌。3.二元包晶相图合金系的两组元在液态无限互溶、在固态有限互溶，并有包晶反应发生的相图称为二元包晶相图。如Fe-C,Fe-Mn等合金的相图都有包晶反应发生。现以Pt-Ag合金相图(图3-16)为例简要地说明。上一页下一页返回3.2二元合金相图相图中有L,α、β三个单相区和L+a,L+β、α+β三个两相区。α和β分别为Ag在Pt中和Pt在Ag中的固溶体，α点为包晶点。水平线cell为包晶线，与该线成分对应的合金在该线温度(即包晶温度)下发生包晶反应:该反应是液相L包着固相α，新相β在L与。的界面上形核，并通过原子扩散分别向L和α两侧长大的过程。这种在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另外一种成分的新固相的反应，称为包晶转变或包晶反应。4.形成稳定化合物的相图上一页下一页返回3.2二元合金相图合金系中，两组元还可能形成稳定的化合物。稳定化合物，是指具有一定的熔点，在熔点以下保持其固有结构而不发生分解的化合物。图3-17所示的Mg-Si二元合金相图就是一种形成稳定化合物的相图。5.具有共析转变的相图在有些二元系合金中，如果液体凝固完毕后继续降温，在固态下还会发生相变。在一定温度下，一定成分的固相分解为另外两个一定成分的固相的转变过程称为共析转变。共析相图的形状如图3-18所示，相图下部与共晶相图相似的部分即为共析相图部分。水平线ced为共析线，e点为共析点，与e点对应的成分和温度分别为共析成分和共析温度。上一页下一页返回3.2二元合金相图与共析线成分对应的合金冷却到共析温度时将发生共析反应反应产物也是两相机械混合物，称为共析组织或共析体。与共晶反应不同的是，共析反应的母相是固相，而不是液相，所以共析转变一是固态相变，固态相变又称二次结晶或重结晶，它有着与结晶不同的特点:①发生固态转变时，形核一般在某些特定部位(如晶界、晶内缺陷、特定晶面等)发生。因为这些部位或与新相结构相近，或原子扩散容易。上一页下一页返回3.2二元合金相图②由于固态下扩散困难，故固态转变的过冷倾向大。固态相变组织通常要比结晶组织细。③固态转变往往伴随着体积变化，因而易产生很大的内应力，使材料变形或开裂。共析转变对合金的热处理强化具有重大意义，钢铁和钦合金的热处理就是建立在共析转变的基础上的。3.2.5合金的性能与相图的关系合金的性能取决于合金的成分和组织，而合金的某些工艺性能(如铸造性能)又与其结晶特点有关。相图不仅表明了合金的成分和平衡组织的关系，还反映了合金结晶的特点。上一页下一页返回3.2二元合金相图因此，利用相图可以大致判断不同合金的性能，作为选用和配制合金的参考。1.合金的使用性能与相图的关系图3-19所示为合金的使用性能与相图的关系。可见，当合金形成单相固溶体时，随着溶质溶入量的增加，合金的硬度、强度升高，导电率降低，呈透镜形曲线变化。在合金性能与成分的关系曲线上有一极大值或极小值。当合金形成两相混合物时，其性能是两相性能值的算术平均值。随着成分的变化，合金的强度