§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：5.972.191839.61CL1、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：5.972.191839.61CL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...
