二元相图及合金凝固.pptVIP

第6章 二元相图及其合金的凝固 6.1 相图的表示和测定方法 6.2 相图热力学的基本要点 6.3 二元相图分析 图6.9为包晶相图与自由能—成分曲线的关系。 1、已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限固溶，在300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含40%B的液态合金发生共晶反应，现要求： ①作出A-B合金相图； ②分析20%A，45%A，80%A合金的结晶过程，并确定室温下组织及相组成物的相对量。 2．共晶合金： 不同T下，α、β的相对量可用杠杆定律计算： TE稍下：wα= ×100% wβ = ×100% 室温： wα = ×100% wβ = ×100% 3．亚共晶合金： TE 稍下： 组织组成物的相对量：（α+β），α W(α+β) = ×100% W(α) = ×100% 相组成物的相对量： α，β W(α) = ×100% W(β) = ×100% 4．过共晶合金： TE 稍下：β、（α+β）的相对量 wβ = ×100% w（α+β） = ×100% 为分析研究组织方便, 将平衡结晶后的组织填写在相图上。这样便于了解任一合金在任一温度下的组织状态及结晶过程中的组织变化。 由以上分析可知：α、β、αⅡ、βⅡ、（α+β）在显微组织中均能清楚地区分开，是组成显微组织的独立部分，称为组织组成物。从相的本质看，它们都是由α和β两相组成，所以α、β两相称为合金的相组成物。 1. 伪共晶 见下图合金的不平衡凝固 合金Ⅰ：平衡冷到室温得α+(α+β)+βⅡ 快冷得伪共晶（α+β） 三、不平衡结晶及组织 在实际生产条件下，V冷较快，原子扩散过程不能充分进行，使结晶后的组织与平衡组织有很大的差别。 注：伪共晶的组织形态与共晶相同，但成分不同。 非平衡结晶时，合金过冷度较大，当过冷至共晶温度以下，则液相对α相的饱和极限沿AE延长线变化。而液相相对β相的饱和极限则沿BE延长线变化。 如亚共晶合金Ⅰ 当V冷较快时, 合金冷至T1才开始结晶。此时，L中同时饱和着α、β，因此同时结晶。L全部转变为（α+β）共晶组织。 由共晶成分附近的非共晶成分的合金，经快冷后得到全部的共晶组织，称为伪共晶。影线区，称为伪共晶区。 先结晶相的量共晶组织的量，使共晶组织中与先结晶相相同的那一相，依附在先结晶相上生长，剩下的另一相则单独在晶界处凝固，从而使共晶组织特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。 2. 离异共晶 合金Ⅱ：快冷，使先结晶出的α成分偏离固相线，沿虚线变化。当冷到2点时，还剩一部分液体，当冷到共晶温度以下时，剩余的L 发生共晶变，形成共晶组织。冷到3点 以下时L消失。 此时，α量（α+β）量，（α+β）中的α依附 在α上生长，β被推向晶界出凝固，产生了离异共晶。 离异共晶可以在平衡条件下获得，也可在不平衡条件下获得。如： 合金Ⅰ：缓冷得α+（α+β），α量(α+β)量， 使（α+β）中的α依附在先结晶的α上 生长，而β则存在于晶界处，产生了离异 共晶。 一、相图分析 以Pt-Ag合金为例 6.3.3包晶相图及其合金的结晶 两组元液态时无限互溶，固态时有限互溶，并发生包晶转变的二元系相图。 这种在一定的T下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分固相的反应叫包晶反应。 点：A：Pt的熔点 B：Ag的熔点 P：包晶点。具有P点成分的合金为包晶合金。 线：ACB：液相线 ADPB：固相线 DE：Ag溶于Pt的固溶度曲线 PF：Pt溶于Ag的固溶度曲线 DPC：水平线，叫包晶线，在此线上的合金均发生 包晶反应： LC + αD =βP 区： 三个单相区： L、α、β α：Ag溶于Pt中的固溶体。 β：Pt溶于Ag中的固溶体。 三个两相区：L+α、L+β、α+β。 1. 包晶合金（合金Ⅰ） TP稍上，L、α可用杠杆定律求出： wL = ×100% wa = ×100% 二、典型合金的平衡结晶过程及组织 2. 过包晶合金（合金Ⅱ） 包晶反应