二元合金相图的基本类型和分析.ppt

1、4.2 二元合金相图的基本类型和分析 一、二元匀晶相图,在液态和固态两组元都能无限互溶的相图称为均晶相图。二元合金系Cu-Ni、Au-Ag、Fe-Cr、Fe-Ni、W-Mo等具有这类相图。,1Cu-Ni相图分析,分析：, 液相线曲线Al1B, 固相线曲线Aa4B 液相区液相线以上的液相L区域 固相区固相线以下的固a相区域 液相线与固相线之间为液、固两相区（L+a） A为Cu的熔点（1083），B为Ni的熔点（1452）。,2Cu-Ni合金的平衡结晶过程如b)图所示。,3杠杆定理 不同条件下相的成分及其相对量可用杠杆定理求得。 1）确定两平衡相的成分,如图（a）所示，水平线与液相线L的交点 即为

2、相的成分。,2）确定两平衡相的相对量 方法是： 设试验合金重量为1，液、固相重量分别为QL、QS ，则 QL+QS =1；, 设液、固相含Ni浓度分别为x1、x2，x为试验合金中的平均 含Ni量(%)，则,可得:,；,用图中线段来表示，即为:,；,所以： 或,3）注意：杠杆定律只能用于两相平衡共存时计算。,4成分偏析,实际生产条件下为非平衡结晶，因此，先后结晶的部 分成分会不相同。 枝晶偏析（晶内偏析）：先结晶的枝轴与后结晶的枝轴 间成分不同。 区域偏析：由于不平衡冷却造成宏观区域成分不一致。 例如焊接接头中的中心线偏析和层状偏析。 注意：杠杆定律只能用于两相平衡共存时计算。,二、二元共晶相图

3、 二组元在液态无限互溶，而在固态仅有限互溶且发 生共晶反应。,以Pb-Sn合金为例。,1相图分析, 相及相区：有、L三种相； 由三个单相区、三个双相区组成相图。 AEB为液相线 , ACEDB为固相线。, 共晶线为CED线，称为共晶反应线。, 共晶反应 ：浓度为E的L相在共晶反应线时的温度会同时结晶 出两相的混合物，其产物称为共晶组织。即：, 固溶线：CF线及DG线分别为固溶体和固溶体的固溶线。,2合金的结晶过程及组织,合金、合金、合金、合金的结晶过程及其组织如图所示。,分析：, 相组成 组织组成物 属这类相图的合金还 有Pb-Sn、Al-Si、Al- Sn、Al-Cu、Pb-Sb、 Ag-C

4、u等。,三、二元包晶相图,二组元在液态无限互溶，在固态有限固溶且发生包晶反应。如Fe-Fe3C合金（Fe3C-渗碳体）。,1相图分析 包晶相图组成如图所示。,包晶反应过程如图所示。,2合金结晶过程 Fe-Fe3C合金结晶过程如图所示。,四、形成稳定化合物的二元合金相图,分析： 稳定化合物指熔化前不分解的化合物。 可将稳定化合物看作一个组元，从而把整个相图看成由若 干个简单相图所组成。,五、具有固态转变的二元合金相图,1固态转变主要有： 固溶体的脱溶转变； 共析转变； 包析转变； 固溶体的同素异晶转变； 有序无序转变等。 2固溶体的脱溶转变 固溶体因溶解度变化而发生的脱溶转变。如图所示。,3共析

5、转变,由图分析可知： 从固相中同时析出两种不同新相的反应称为共析反应。 共析反应的产物为共析物。 由于共析反应在固态进行，所以共析组织比共晶组织要细 得多。,六、二元相图的分析与应用 1二元相图的分析步骤 1）若有稳定化合物，则将其看作一独立组元，把相图分成 几个部分分析。,2）相区接触法则： 二元相图中，相邻相区中的相数只相差一个（点接触 除外）。分析时首先熟悉单相区中的相，再根据相区接触 法则辨别其它相区。,3）找出与三相共存水平线点接触的三个单相区，确定三相平衡 转变的性质和反应式。,4）在两相平衡区，可应用杠杆定律求出各相的相对量。 2相图的应用 相图反映了合金的成分与组成相之间的关系，而组成相的本质 及其相对含量与合金力学性能、物理化学性能密切相关。 相图反映了合金的结晶特性。 在某种程度上可根据相图来判断合金力学性能、物理