材料成型基础教学课件3.3

1、3.3共晶相图及其合金的结晶,两组元在液态时相互无限互溶, 在固态时有限互溶,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。 一、 相图分析 下图为Pb-Sn二元共晶相图。看几条线AE、BE, AMNB, MF、NG。 图中有三个单相区，各单相区之间有三个两相区，在其间的水平线为三相共存区。即发生三相平衡转变： LEM +N,3.3共晶相图及其合金的结晶,这种在一定温度下, 由一定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程, 称为共晶转变或共晶反应。 共晶转变的产物为两个相的混合物, 称为共晶组织。 图中有共晶线、共晶点、共晶温度，可以反映出共晶合金、亚共晶合金和过共晶合金

2、的结晶过程。 通过三条连接线ME、EN、MN, 可计算平衡相的含量。,二 典型合金的平衡结晶过程及组织,1.含锡量小于Wsn19%d的合金(),二 典型合金的平衡结晶过程及组织,脱溶、二次结晶： 由固溶体中析出另一个固相的过程。析出的相称次生相或二次相，以表示。 图3.24为合金的显微组织，分布在相的晶界上,或在相晶粒内析出。 室温下两相的相对量可由杠杆定律求出。 W =(4G/FG)*100% W=(F4/FG)*100%,共晶合金的平衡结晶过程及组织,2 共晶合金()：Wsn61.9%,共晶合金的平衡结晶过程及组织,在183C发生共晶转变， LEM +N 转变结束后, 可求出M 、 N 两

3、相的含量。 WM=（EN/MN）*100% =（97.5-61.9）/(97.5-19)）*100%=45.4% WN=ME/MN*100% =（61.9-19）/(97.5-19)）*100%=54.6% 继续冷却, 析出的次生相和,常与共晶组织中的同类相混在一起, 显微镜下难以分辨。,共晶合金的平衡结晶过程及组织,共晶转变同样要经过形核与长大的过程。 两相中首先形核的相叫领先相。 两个相的片分别相互联系，以“搭桥”方式形成。,共晶合金的显微组织,组织形态有: 层片状、 棒状、 球状、 针片状、 螺旋状、 蛛网状、 放射状 。,亚共晶合金平衡结晶过程及组织,3 亚共晶合金(),亚共晶合金平衡

4、结晶过程及组织,3 亚共晶合金() 两相的含量： W=(E2/ME)*100% =（61.9-50）/（61.9-19）)*100% =27.8% WL =(M2/ME)*100% =(（50-19）/（61.9-19）)*100% =72.2% 在183C发生共晶转变， LEM +N 共晶转变前形成的初晶又称先共晶相。 继续冷却,只有从先共晶相中析出的可能观察到。,亚共晶合金平衡结晶过程及组织,3 亚共晶合金() 先共晶相形态: 固溶体， 呈树枝状，图3.31； 亚金属和非金属或化合物，有较规则外形（如过共晶）。,过共晶合金,4 过共晶合金() 过共晶合金的平衡结晶过程与亚共晶合金相似，所不

5、同的是先共晶相不是而是。 图3.34是Wsn70%的合金的显微组织，图中亮白色卵形部分为初晶，其余为共晶组织。,组织组成物、相组成物,组织组成物组成显微组织的独立部分， 如、及(+)。 相组成物组成合金的相，有、 。 二者都可以用杠杆定律来计算。,相组成物计算,例如：30%的亚共晶合金在183C共晶转变结束后， 相组成物相和相的含量分别为： W=（2N/MN）*100% =（97.5-30）/(97.5-19)*100%=86% W=（M2/MN）*100% =（30-19）/(97.5-19)*100%=14%,组织组成物计算,例如：30%的亚共晶合金在183C共晶转变结束后， 先共晶相和共

6、晶组织(+)的含量分别为： W（2E/ME）*100% =（61.9-30）/(61.9-19)*100%=74.4% W(+）=（2M/ME）*100% =（30-19）/(61.9-19)*100%=25.6%,组织组成物、相组成物在相图中的表示,三、不平衡结晶及组织,结晶过程和显微组织与平衡态发生了偏离。 1 伪共晶 非共晶成分的合金得到共晶组织称为伪共晶。 伪共晶区形成全部共晶组织的成分和温度范围，如图。,三、不平衡结晶及组织,伪共晶区的形状有两类： （1）相对于共晶点近乎对称地扩大； （2）偏向一边歪斜地扩大。 形状主要取决于共晶组织中两个相单独生长时的 长大速度和过冷度的关系 。,三、不平衡结晶及组织