材料科学基础I__5-4__二元共晶合金相图VIP免费

§5-4§5-4二元共晶合金相图二元共晶相图(Eutecticphasediagrams)有两种基本形式：在固态时二组元完全不相互溶解在固态二组元有限溶解后一种形式是常见的共晶相图。金属材料中具有共晶相图的合金系有Pb-Sn,Cu-Ag,Al-Si,Al-Sn,Pb-Bi,Fe-C等。共晶成分(E)的液相同时转变成为二种固相。由相律计算可以知道，二元合金三相平衡共存时系统的自由度数为0。也就是说，共晶反应是在恒定的温度下进行的，是恒温转变(Isothermaltransform)；三相平衡共存时，每一相的成分都是固定的。一、共晶反应(Eutecticreaction)DCTEEL£«共晶反应的一般表达式为：对于固态完全不溶的共晶反应，其生成物仍为A、B两个组元，只是机械地混合在一起而已。以Pb-Sn合金共晶相图为例，对共晶相图的基本结构:点、线、区分别进行介绍，二、相图分析共晶反应：5.972.191839.61CL1、点TPb纯Pb的熔点(327.5˚C)TSn纯Sn的熔点(231.9˚C)E共晶点(61.9%Sn,183˚C)CSn在Pb中的最大溶解度(19.2%Sn,183˚C)DPb在Sn中的最大溶解度(2.5%Pb,183˚C)2、线TPbETSn液相线TPbCEDTSn固相线CED共晶线(水平线)CFSn在Pb(α)中的溶解度曲线，随温度变化DGPb在Sn(β)中的溶解度曲线，随温度变化L液相区αα固溶体区ββ固溶体区3、区单相区两相区L+α液、固二相区，与匀晶相图的二相区相同，可以将它们看作匀晶相图的一部分。L+βα+β固态二相区三相区L+α+βCED水平线(一个特殊的相区)三、典型合金的冷却过程分析1、共晶合金的冷却过程共晶系合金一般以共晶点为界进行分类，可以分为：共晶合金:61.9%Sn（图5.3-4中合金I）亚共晶合金:19.2%~61.9%Sn(如合金II)过共晶合金:61.9%~97.5%Sn(如合金III)Sn<19.2%和Sn>97.5%的合金可以看作是匀晶合金共晶合金(61.9%Sn)的熔点最低，它的液相线与固相线重合(温度相同)。缓慢冷却过程中，共晶合金在TE温度发生共晶转变：5.972.191839.61CL这是一个恒温转变，在183˚C液相全部转变成由固相α和β组成的共晶组织。当温度低于183˚C时，随着温度的降低，Sn在α中的溶解度降低(沿溶解度曲线CF变化)，α相中析出βII相；同理，Pb在β中的溶解度也降低(沿溶解度曲线DG变化),β相中析出αII相。由于αII相、βII相的数量少，共晶组织中难以直接区分出来。Pb-Sn共晶过程－Flash说明：α——以Pb为基体，溶解了少量Sn的固溶体；β——以Sn为基体，溶解了少量Pb的固溶体；αII——因溶解度降低，从固溶体β中析出的α，为区别共晶α相而称为αII；βII——因溶解度降低，从固溶体α中析出的β，为区别共晶β相而称为βII。共晶组织中α、β两相的相对量可以应用杠杆定理计算出来：%5.452.195.979.615.97%CDEDC%5.542.195.972.199.61%CDCED右图是实际Pb-Sn共晶合金组织的金相照片。黑色为α相，白色为β相。不同种类的共晶合金一般具有不同的组织形态。下面是几种典型的共晶组织：层片状（Al-CuAl2，定向凝固）棒状或条状（Sb-MnSb，横截面）球状或短棒状（Cu-CuO）针状（Al-Si）螺旋状（Zn-Mg）Fe-C(石墨)的共晶组织2、亚共晶合金的冷却过程成分在共晶点E以左、C点以右(即Sn:19.2~61.9%)的合金称为亚共晶合金(Hypoeutecticalloy)。亚共晶合金与共晶合金的冷却过程的区别在于，亚共晶合金发生共晶转变之前，先进行匀晶转变(L→α),匀晶转变剩余的液相再进行共晶转变。亚共晶合金室温下的组织为：先共晶固溶体α和共晶组织(α+β)。由于α固溶体的溶解度随温度变化较大，所以先共晶固溶体α中有点状βII析出。下左图是实际亚共晶合金组织的金相照片。Flash－亚共晶Pb-Sn例题含Sn量为40%的Pb-Sn合金中，共晶组织的相对量是多少？分析：共晶组织是由成分为E点的液相转变而来的，计算出共晶转变开始时液相的相对量即可。因此，选择L+α两相区和共晶温度作为计算条件。解：应用杠杆定理%7.48%1002.199.612.1940%%EELQ先共晶α相的相对量：1-48.7%=51.3%此亚共晶合金共晶组织中的α相占全部合金的相对量：%16.22%7.48%5.45%Q3、过共晶合金的冷却过程成分在共晶点E以右、D点以左(即Sn:61.9~97.5%)的合金称为过...