03-4 第四节 二元共晶相图.pptx

第1页：二元共晶相图

二元共晶相图

二元匀晶相图二元共晶相图简单回顾

第2页：第四节二元共晶相图本节内容及要求

第四节二元共晶相图本节内容及要求

• 掌握共晶相图的特点及分析方法
• 掌握共晶系合金的平衡凝固过程及组织
• 了解共晶系合金的非平衡凝固及组织。

第3页：共晶转变

共晶转变

由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变（Pb-Sn, Al-Si, Al-Cu, Mg-Si, Al-Mg)共晶相图：具有共晶转变特征的相图；特点：液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。

共晶组织：共晶转变产物（是两相混合物）。

第4页：共晶转变（续）

共晶转变（续）

• 点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点。
• 线：结晶开始、结束线；共晶线；溶解度曲线。
• 区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。

第5页：共晶合金

共晶合金

• 共晶合金：成分位于共晶点E的合金。
• 亚共晶合金：成分位于M、E之间的合金。
• 过共晶合金：成分位于E、N之间的合金。
• 端部共溶体合金：成分位于M以左、N以右的合金。

第6页：共晶系合金的平衡结晶及其组织

共晶系合金的平衡结晶及其组织

• 端部固溶体合金(Wsn=
• 室温组织（α＋βⅡ）231

第7页：端部固溶体合金(Wsn=

端部固溶体合金(Wsn=

• 端部固溶体合金(Wsn=
• 室温组织（α＋βⅡ）231

第8页：2共晶系合金的平衡结晶及其组织

2共晶系合金的平衡结晶及其组织

以Pb-Sn相图为例）（2）共晶合金(Wsn=0.619）室温组织（α＋β）共晶E

第9页：共晶合金(Wsn=

共晶合金(Wsn=

2）共晶合金(Wsn=0.619）室温组织（α＋β）共晶α(黑色)β(白色)

第10页：共晶合金(Wsn=

共晶合金(Wsn=

2）共晶合金(Wsn=0.619）室温组织（α＋β）共晶

第11页：共晶合金(Wsn=

共晶合金(Wsn=

2）共晶合金(Wsn=0.619）两相的相对含量：

第12页：亚共晶合金(Wsn=

亚共晶合金(Wsn=

3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋βⅡ+(α＋β)共晶M2E剩余液相:WL=M2/ME=(30-19)/(61.9-19)=25.7%1

第13页：亚共晶合金(Wsn=（续）

亚共晶合金(Wsn=（续）

• 亚共晶合金(Wsn=
• 室温组织α初＋βⅡ+(α＋β)共晶(α＋β)共晶α初晶βⅡ

第14页：过共晶合金(Wsn=

过共晶合金(Wsn=

• 过共晶合金(Wsn=
• 室温组织β初＋αⅡ+(α＋β)共晶

第15页：过共晶合金(Wsn=（续）

过共晶合金(Wsn=（续）

• 过共晶合金(Wsn=
• 室温组织β初＋αⅡ+(α＋β)共晶

第16页：组织组成物与相组成物的区别

组织组成物与相组成物的区别

组织组成物与组织图组织组成物与相组成物的区别：组织组成物：具有清晰轮廓的独立组成部分，指形态。

相组成物：具有确定的成分及结构，没有形态的概念。

例如：亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织:α初, βⅡ,(α＋β)共晶相组成：α，β(α＋β)共晶α初晶βⅡ

第17页：组织图

组织图

用组织组成物填写的相图。

组织组成物与组织图

第18页：组织组成物相对量的计算

组织组成物相对量的计算

杠杆定律。

组织组成物与组织图组织组成物的相对含量：（以Wsn=0.5的合金为例）组织组成物：α初+βⅡ+(α＋β)共晶Ⅱ

第19页：相组成物相对量的计算

相组成物相对量的计算

杠杆定律。

组织组成物与组织图两相组成物的相对含量：（以Wsn=0.5的合金为例）相组成物：α＋β

第20页：共晶体的形态

共晶体的形态

共晶组织及其形成机理共晶体的形态：两相交替分布。

层片状（a)、棒状(纤维状)(b)、球状（c）、针状（d）、螺旋状（e）等。

第21页：共晶组织及其形成机理

共晶组织及其形成机理

1）粗糙－粗糙界面：金属-金属型金属-金属间化合物型简单规则形态：层片状（一般情况）、棒状(纤维状)、球状（一相数量明显少于另一相）

第22页：共晶体的形成机理

共晶体的形成机理

共晶组织及其形成机理共晶体的形成(以片状为例）：成分互惠－交替形核片间搭桥－促进生长两相交替分布（共晶组织）

第23页：共晶组织及其形成机理

共晶组织及其形成机理

• 粗糙－平滑界面：金属-非金属型具有不规则或复杂组织形态.
• 由于两相微观结构不同，所需动态过冷度不同，金属相任意长大，另一相在其间隙长大。可得到针状、螺旋状、树枝状共晶体。
• 由于两相晶体结构不同，呈非等温界面。

第24页：共晶组织及其形成机理

共晶组织及其形成机理

2）粗糙－平滑界面：金属-非金属型具有不规则或复杂组织形态.

第25页：共晶组织及其形成机理

共晶组织及其形成机理

2）平滑－平滑界面：非金属-非金属型一般认为具有不规则或复杂组织形态.

第26页：共晶组织及其形成机理（续）

共晶组织及其形成机理（续）

共晶组织及其形成机理（4）初生晶的形态：金属固溶体：粗糙界面－树枝状；非金属相：平滑界面－规则多面体。

第27页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

• 伪共晶：共晶成分附近的非共晶合金所得到的完全共晶组织。
• 离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合金形成的两相分离的共晶组织。

第28页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

1）伪共晶①伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。

②形成原因：位于共晶点附近的合金成分进行不平衡结晶。

12αβ

第29页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

1）伪共晶伪共晶区具有不同的形状（对称或偏移）（下图）。

第30页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

1）伪共晶伪共晶区的形状与共晶两相的结晶速度有关。

二相结晶速度接近，同时结晶形成伪共晶组织，伪共晶区具有对称形态； 二相结晶速度相差较大，则结晶较快的相成为先共晶的初生相，使伪共晶区向结晶速度慢的一侧偏移。

二相结晶速度取决于二相成分与液相成分的差异。

与液相成分接近的相具有较大的结晶速度，易形成先共晶的初生相。在共晶两相中，低熔点相易先结晶。

第31页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

1）伪共晶在二组元熔点接近、共晶点居中的合金系，伪共晶区具有对称形态；在二组元熔点相差较大、共晶点偏向低熔点一侧的合金系，伪共晶区偏向高熔点一侧（Al-Si合金）。

共晶Al-Si合金组织：α初＋(α＋Si)共晶

第32页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

• 离异共晶
• 离异共晶：成分位于共晶线上两端点附近的合金得到的两相分离的共晶组织。（平衡条件、非平衡条件均可形成）
• 形成原因：初晶的量很多，共晶体的量很少，共晶体中的α相依附在初晶α上生长，β在晶界析出。
• 消除：扩散退火。HJ共晶相:W共晶=MH/ME共晶相:W共晶=JN/EN

第33页：共晶系合金的非平衡凝固和组织

共晶系合金的非平衡凝固和组织

• 离异共晶
• 离异共晶：两相分离的共晶组织。（平衡条件、非平衡条件均可形成）

第34页：本节作业

本节作业

• 1，例题
• 2。2做习题2。