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第四章第四章 二元合金二元合金第一节第一节 合金的相结构合金的相结构1、合金中的几个概念：、合金中的几个概念：1.1合金：合金：合金是指两种或两种以上的金属，或合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。组合而成的具有金属特性的物质。性能：性能：高于纯金属的机械性能；高于纯金属的机械性能；可具有一些特殊性能；可具有一些特殊性能；1.2组元：组成合金最基本的、独立的物质。简称元。组元：组成合金最基本的、独立的物质。简称元。一般来说，组元就是组成合金的元素，但也可以一般来说，组元就是组成合金的元素，但也可以是稳定的化合物。是稳定的化合物。n 二元合金：由两个组元组成的合金。二元合金：由两个组元组成的合金。n 三元合金：由三个组元组成的合金。三元合金：由三个组元组成的合金。n多元合金：由三个以上组元组成的合金。多元合金：由三个以上组元组成的合金。合金系：由给定的组元以不同的比例配置成一系合金系：由给定的组元以不同的比例配置成一系列成分不同的合金构成的合金系统。包括二元系、列成分不同的合金构成的合金系统。包括二元系、三元系和多元系。三元系和多元系。1.3相：合金中结构相同、成分和性能均一并以相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。界面相互分开的组成部分。n单相合金：由一种固相组成的合金。单相合金：由一种固相组成的合金。n多相合金：由几种不同固相组成的合金。多相合金：由几种不同固相组成的合金。1.4组织：直接用肉眼观察到的或借助于放大镜、组织：直接用肉眼观察到的或借助于放大镜、显微镜观察到的相的数量、大小、分布状态的显微镜观察到的相的数量、大小、分布状态的微观形貌图象。微观形貌图象。宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织；宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织；微观组织：用显微镜观察到的组织；微观组织：用显微镜观察到的组织；电子显微组织：用电子显微镜观察到的组织；电子显微组织：用电子显微镜观察到的组织；2、相的分类、相的分类 根据相的晶体结构特点分为两大类：固溶体和根据相的晶体结构特点分为两大类：固溶体和金属化合物。金属化合物。2.1 固溶体固溶体 合金的组元之间以不同的比例相互混合，混合合金的组元之间以不同的比例相互混合，混合后形成的后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同，相同，这种相就称为固溶体。这种组元叫做溶剂，这种相就称为固溶体。这种组元叫做溶剂，其它组元叫做溶质；其它组元叫做溶质；特点：具有溶剂的晶体结构；特点：具有溶剂的晶体结构；2.1.1固溶体的分类：固溶体的分类：按溶质原子在晶格中所占位置分类：按溶质原子在晶格中所占位置分类：置换固溶体：是指溶质原子位于溶剂晶格的置换固溶体：是指溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。某些结点位置所形成的固溶体。间隙固溶体：溶质原子填入溶剂原子间的一间隙固溶体：溶质原子填入溶剂原子间的一些间隙中。些间隙中。如图如图31所示；所示；按固溶度分类：按固溶度分类：有限固溶体：在一定条件下，溶质组元在固有限固溶体：在一定条件下，溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这一限度称为溶解度或固溶度，这不再溶解，这一限度称为溶解度或固溶度，这种固溶体称为有限固溶体。种固溶体称为有限固溶体。无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂，无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂，固溶体的溶解度可达固溶体的溶解度可达100，这种固溶体称为，这种固溶体称为无限固溶体。无限固溶体。只有只有置换固溶体才能形成无限固溶体置换固溶体才能形成无限固溶体，如图所如图所示；示；2.1.2置换固溶体：置换固溶体：2.1.2.1形成置换固溶体造成的后果固溶强化；形成置换固溶体造成的后果固溶强化；n固溶强化固溶强化：当溶质原子溶入溶剂晶格时，将：当溶质原子溶入溶剂晶格时，将造成晶格畸变，造成晶格畸变，如图所示如图所示，使强度、硬度增，使强度、硬度增加的现象；加的现象；2.1.2.2影响固溶度的因素：影响固溶度的因素：原子尺寸因素：原子尺寸因素：组元间的原子半径越接近，则组元间的原子半径越接近，则固溶体的固溶度越大。固溶体的固溶度越大。n原因：晶格畸变；原因：晶格畸变；负电性因素：负电性因素：n负电性：指组成合金的组元原子，吸引电子形负电性：指组成合金的组元原子，吸引电子形成负离子的倾向。成负离子的倾向。n 两组元的负电性相近，则固溶度较大；两组元的负电性相近，则固溶度较大；电子浓度因素：电子浓度因素：电子浓度：指合金晶体中的价电子数与其原子电子浓度：指合金晶体中的价电子数与其原子数之比，可用下式表示：数之比，可用下式表示：式中，式中，VA、V B分别为溶剂和溶质所贡献的价电分别为溶剂和溶质所贡献的价电子数；子数；r为溶质为溶质B的物质的量比（溶质所占的比的物质的量比（溶质所占的比例）。例）。n溶质在溶剂中的固溶度受电子浓度的控制，固溶质在溶剂中的固溶度受电子浓度的控制，固溶体的电子浓度有一极限值，超过此值，固溶溶体的电子浓度有一极限值，超过此值，固溶体就不稳定；体就不稳定；n例如：面心立方固溶体的极限电子浓度为例如：面心立方固溶体的极限电子浓度为1.36，体心立方固溶体为，体心立方固溶体为1.48。n溶质元素的原子价越高，则固溶度越小；溶质元素的原子价越高，则固溶度越小；晶体结构因素晶体结构因素n溶质与溶剂的溶质与溶剂的晶体结构类型是否相同晶体结构类型是否相同，是能否，是能否形成无限固溶体的必要条件。形成无限固溶体的必要条件。n若晶体结构类型相同时，可以形成置换固溶体若晶体结构类型相同时，可以形成置换固溶体（无限固溶）；（无限固溶）；n若晶体结构不同，只能形成有限固溶体。若晶体结构不同，只能形成有限固溶体。综上所述，形成无限固溶体的必要条件：综上所述，形成无限固溶体的必要条件：晶体结构相同；晶体结构相同；电化学性质（负电性）相近；电化学性质（负电性）相近；原子尺寸相近；原子尺寸相近；溶质元素的原子价要小；溶质元素的原子价要小；2.1.3间隙固溶体：间隙固溶体：原子半径很小的溶质原子溶入到原子半径很小的溶质原子溶入到溶剂中时，不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而溶剂中时，不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而是填入到是填入到晶格的间隙晶格的间隙中，形成间隙固溶体。中，形成间隙固溶体。说明：说明：间隙固溶体只能是有限固溶体；间隙固溶体只能是有限固溶体；形成条件：形成条件：间隙固溶体的溶质元素，是一些原子半径小间隙固溶体的溶质元素，是一些原子半径小于于0.10.1mm的非金属元素；的非金属元素；如氢（如氢（0.0460.046mm）、）、氧（氧（0.0610.061mm）、）、氮（氮（0.0710.071mm）、）、碳（碳（0.0770.077mm）、）、硼硼（0.0970.097mm）,而溶剂元素都是过渡族元素；而溶剂元素都是过渡族元素；造成的后果造成的后果固固溶强化；溶强化；当溶质原子溶入溶当溶质原子溶入溶剂时，使溶质的晶剂时，使溶质的晶格常数增加，并使格常数增加，并使晶格发生畸变。从晶格发生畸变。从而使强度、硬度增而使强度、硬度增加，引起加，引起固溶强化；固溶强化；影响间隙固溶体溶解度的因素；影响间隙固溶体溶解度的因素；溶剂晶格间隙越大，溶解度越大；溶剂晶格间隙越大，溶解度越大；溶质原子半径越小，溶解度越大；溶质原子半径越小，溶解度越大；2.2化合物：是合金组元间发生相互作用而形成化合物：是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相，其的一种新相，其晶体结构不同于任一组元晶体结构不同于任一组元；特点：特点：熔点高、硬而脆；熔点高、硬而脆；分类：分类：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物；正常价化合物、电子化合物、间隙化合物；2.2.12.2.1间隙化合物：由过渡族金属与原子半径很小间隙化合物：由过渡族金属与原子半径很小的非金属元素如氢、氮、碳、硼组成。的非金属元素如氢、氮、碳、硼组成。可分为两类：可分为两类：当当r rX X/r rM M0.590.59时时，形成具有，形成具有简单简单结构的间隙相。结构的间隙相。当当r rX X/r rM M0.590.59时时，形成具有，形成具有复杂复杂晶体结构的间晶体结构的间隙化合物。隙化合物。2.2.1.12.2.1.1间隙相：具有简单的晶体结构，金属原间隙相：具有简单的晶体结构，金属原子位于晶格的正常节点上，非金属原子位于晶子位于晶格的正常节点上，非金属原子位于晶格的间隙位置。格的间隙位置。如图所示。如图所示。常见的分子式：常见的分子式：M M4 4X X、M M2 2X X、MXMX、MX MX2 2 等；等；特点：特点：具有极高的熔点和硬度；具有极高的熔点和硬度；具有明显的金属的特性；是合金工具具有明显的金属的特性；是合金工具钢和硬质合金的重要组成相。钢和硬质合金的重要组成相。间隙相与间隙固溶体的区别：间隙相是一种化间隙相与间隙固溶体的区别：间隙相是一种化合物，它具有与其组元完全合物，它具有与其组元完全不同不同的的晶体结构；晶体结构；间隙固溶体的晶格类型与溶剂组元的晶格类型间隙固溶体的晶格类型与溶剂组元的晶格类型一致一致。钢中常见的间隙相钢中常见的间隙相如表所示；如表所示；2.2.1.2间隙化合物：具有复杂的晶体结构，间隙化合物：具有复杂的晶体结构，CrCr、MnMn、FeFe的碳化物属于间隙化合物。的碳化物属于间隙化合物。如图所示如图所示。常见的间隙化合物：常见的间隙化合物：M M3 3C C、M M7 7C C3 3、M M2323C C6 6、M M6 6C C、特点：间隙化合物具有很高的熔点和硬度，但比特点：间隙化合物具有很高的熔点和硬度，但比间隙相的熔点和硬度低，且加热时易分解。间隙间隙相的熔点和硬度低，且加热时易分解。间隙化合物是碳钢和合金钢的重要组成相。化合物是碳钢和合金钢的重要组成相。钢中常见的碳化物钢中常见的碳化物如表所示；如表所示；思考题：思考题：渗碳体与合金渗碳体的区别？渗碳体与合金渗碳体的区别？第二节第二节 二元合金相图二元合金相图1.相图：相图：表示合金系中合金的状态与温度、成分表示合金系中合金的状态与温度、成分间的关系的图解间的关系的图解；又称为状态图或平衡图；又称为状态图或平衡图；相图的意义：相图的意义：1、二元相图的表示方法、二元相图的表示方法 二元系合金在外二元系合金在外界压力恒定情况下，界压力恒定情况下，其相图可以由温度其相图可以由温度（纵轴）和成分（横（纵轴）和成分（横轴）平面坐标系表示。轴）平面坐标系表示。如图所示如图所示。坐标系中的任意一点坐标系中的任意一点叫做表象点。如点。叫做表象点。如点。2、二元合金相图的测定方法：、二元合金相图的测定方法：有实验法和理论计算法两种。有实验法和理论计算法两种。测定临界点的方法有：热分析法、金相法、膨测定临界点的方法有：热分析法、金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、胀法、磁性法、电阻法、X射线结构分析法等。射线结构分析法等。以以Cu-Ni合金为例：合金为例：如图所示如图所示配制一系列不同成分的配制一系列不同成分的Cu-Ni合金；合金；测定各合金的冷却曲线；测定各合金的冷却曲线；找出各合金的临界点；找出各合金的临界点；n上临界点：温度较高的临界点是结晶开始的温上临界点：温度较高的临界点是结晶开始的温度，叫做上临界点；度，叫做上临界点；n下临界点：温度较低的临界点是结晶结束的温下临界点：温度较低的临界点是结晶结束的温度，叫做下临界点；度，叫做下临界点；在以成分为横坐标，以温度为纵坐标的坐标系在以成分为横坐标，以温度为纵坐标的坐标系中，将意义相同的临界点连接起来，便得到中，将意义相同的临界点连接起来，便得到Cu-Ni相图；相图；n相图分析：相图分析：液相线：上临界点的液相线：上临界点的连线连线abc，叫做液相叫做液相线；线；固相线：下临界点的固相线：下临界点的连线连线abc，叫做叫做固相线；固相线；相区：固相区、液相相区：固相区、液相区、固液两相共存区；区、固液两相共存区；3.3.匀晶相图：是指两组元在匀晶相图：是指两组元在液态无限互溶液态无限互溶，在固，在固态态也无限互溶也无限互溶的二元合金所形成的相图。的二元合金所形成的相图。具有匀晶相图的合金有：具有匀晶相图的合金有：Cu-NiCu-Ni、Ag-AuAg-Au、Cr-Cr-MoMo、CdCd-Mg-Mg、Fe-NiFe-Ni、Mo-WMo-W等。等。匀晶转变：是指结晶都是从液相结晶出匀晶转变：是指结晶都是从液相结晶出单相的单相的固溶体固溶体的结晶过程。的结晶过程。3.1相图分析相图分析如图所示如图所示Cu-NiCu-Ni合金合金相图。相图。1.11.1点：点：a:Cua:Cu的熔点；的熔点；b:Ni b:Ni 的熔点；的熔点；1.21.2线：线：ambamb:液液相线相线;anbanb:固相线固相线;1.31.3面：分为三个区面：分为三个区域：液相区域：液相区L L、固相固相区区以及液、固两相以及液、固两相并存区并存区L+L+。abmn133.2平衡结晶过程：平衡结晶过程：条件：指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过条件：指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。程。以以30Ni的的Cu-Ni合金为例：合金为例：1点以上：合金点以上：合金为液相；为液相；温度缓冷至温度缓冷至1点，点，温度达到温度达到t1时，时，开始由液相中开始由液相中结晶出结晶出固溶体，固溶体，。当温度缓冷至当温度缓冷至2 2点，点，温度达到温度达到t t2 2时，有时，有一定数量的一定数量的固溶固溶体结晶出来，此时体结晶出来，此时的固相成分为的固相成分为2 2，液相成分为液相成分为L L2 2，相相平衡关为平衡关为 ，为了达到相平衡，为了达到相平衡，原有的原有的1 1成分改变成分改变为为2 2，液相成分由液相成分由L L1 1向向L L2 2改变。改变。当温度缓冷到当温度缓冷到3点，温度冷点，温度冷却到却到t3时，结时，结晶结束，得到晶结束，得到与原合金成分与原合金成分相同的相同的固溶固溶体。体。结晶规律：结晶规律：在温度不断下降过程中，在温度不断下降过程中，液相的成分不断的沿着液相的成分不断的沿着液相线变化，液相线变化，相的成分不断的沿着固相线变化；相的成分不断的沿着固相线变化；相的数量不断相的数量不断增多，液相的数量不断减少，在增多，液相的数量不断减少，在一定温度下，两相的相对含量可以用杠杆定律计一定温度下，两相的相对含量可以用杠杆定律计算。算。3.3杠杆定律（只适用于两相区）杠杆定律（只适用于两相区）杠杆定律适用于二元系合金中，在杠杆定律适用于二元系合金中，在两相区两相区中确中确定相的相对含量。定相的相对含量。在在Cu-Ni二元合金二元合金中，中，Ni的含量为的含量为C%的合金的合金在温度在温度t1时，时，两相平衡两相平衡 通过温度通过温度t1作一水平作一水平线段线段arb，CL、C分分别表示液、固两相别表示液、固两相的成分。的成分。下面计算液相和固相的相对含量。设合金的总下面计算液相和固相的相对含量。设合金的总质量为质量为1，液相的质量为，液相的质量为WL，固相的质量为固相的质量为W，则则WL+W=1 合金合金中含中含Ni量为：量为：由由以上两式可得出以上两式可得出3.4晶内偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的晶内偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含现象。先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多。低熔点组元较多。枝晶偏析：固溶体结晶为树枝晶时，结晶形成的枝晶偏析：固溶体结晶为树枝晶时，结晶形成的树枝状晶体中枝干与枝间化学成分不均匀的现象，树枝状晶体中枝干与枝间化学成分不均匀的现象，如图所示。如图所示。如图如图所示所示为为Cu-Ni合金铸态组织；合金铸态组织；n偏析的后果：偏析的后果：塑性、韧性显著降低；塑性、韧性显著降低；耐蚀性降低；耐蚀性降低；n消除偏析的办法：消除偏析的办法：扩散退火或均匀化退火：将铸件加热到低于固扩散退火或均匀化退火：将铸件加热到低于固相线相线100-200，进行长时间保温，使偏析元，进行长时间保温，使偏析元素充分扩散，以达到成分均匀化的目的。素充分扩散，以达到成分均匀化的目的。如图所示如图所示；细化组织，消除偏析；细化组织，消除偏析；4.共晶共晶相图：是指两组元在液态时相互无限互相图：是指两组元在液态时相互无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图。如形成共晶组织的二元系相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Bi等合金。等合金。4.1相图分析相图分析 4.1.2相图中的线：相图中的线：液相线：、线；液相线：、线；固相线：线；固相线：线；线：溶于中的溶解度曲线；线：溶于中的溶解度曲线；线：溶于中的溶解度曲线；线：溶于中的溶解度曲线；MEN线：共晶线；线：共晶线；4.1.3相图中的相区：相图中的相区：3个单相区：相、固溶体个单相区：相、固溶体相、固溶体相、固溶体相；相；相：溶于中的固溶体；相：溶于中的固溶体；相：溶于中的固溶体；相：溶于中的固溶体；3个两相区：个两相区：；1个个三相区：三相区：；4.11.1相图中的点：相图中的点：点：的熔点；点：的熔点；点：的熔点；点：的熔点；点：共晶点；点：共晶点；4.1.4共晶转变（共晶反应）：在一定的温度下，由共晶转变（共晶反应）：在一定的温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的转变过程，称为共晶转变。转变过程，称为共晶转变。成分相当于成分相当于E点的液相发生共晶转变，其反应式为点的液相发生共晶转变，其反应式为 其中，其中，E点为共晶点；点为共晶点；E点对应的温度为共晶温度；点对应的温度为共晶温度；MEN线：共晶线；线：共晶线；成分对应于共晶点的合金称为共晶合金，成分位于成分对应于共晶点的合金称为共晶合金，成分位于共晶点以左，共晶点以左，M点以右的合金称为亚共晶合金，成点以右的合金称为亚共晶合金，成分位于共晶点以右，分位于共晶点以右，N点以左的合金称为过共晶合点以左的合金称为过共晶合金；金；4.2典型合金的平衡典型合金的平衡结晶及其组织：结晶及其组织：4.2.1含锡量含锡量wSn19%（M点）的合金点）的合金（合金（合金）：）：合金合金为：为：WSn=10%，它的它的结晶过程结晶过程如图所示如图所示；1以上是以上是L的冷却；的冷却；12点点L；23点点相的冷却；相的冷却；34点点；所以，室温组织为：所以，室温组织为：+。如图所示；如图所示；计算它们的相对含量：计算它们的相对含量：W=1-W=1-90%=10%黑色基体为黑色基体为相，白色相，白色颗粒为颗粒为，分布在分布在的晶界上，的晶界上，或在或在晶粒晶粒内析出。内析出。注意：注意：二次结晶：由固溶体中析出另一个固相的过程，二次结晶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称为脱溶过程；也称为脱溶过程；次生相次生相：二次结晶析出的相称为次生相或二次相，：二次结晶析出的相称为次生相或二次相，例如例如；次生相的析出部位：优先从次生相的析出部位：优先从相的相的晶界析出，其晶界析出，其次是从晶粒内的缺陷部位析出，一般较为细小。次是从晶粒内的缺陷部位析出，一般较为细小。4.2.2共晶合金（合金）：含Sn量为wSn61.9，如图所示，缓冷到1点，即温度tE（183）时，发生共晶转变：其中，其中，M+N称为称为共晶组织，此反应共晶组织，此反应一直进行到液相完一直进行到液相完全消失为止。全消失为止。M和和N相的含量可用杠杆定律求出：相的含量可用杠杆定律求出：1点点以下：共晶组织中的以下：共晶组织中的、固溶体的成分分固溶体的成分分别沿、变化，并发生二次结晶；别沿、变化，并发生二次结晶；、；但难以分辨，可忽略。但难以分辨，可忽略。共晶合金的平衡结晶的室温组织：共晶合金的平衡结晶的室温组织：；如如图所示；图所示；共晶合金的显微组织为共晶合金的显微组织为和和呈层片状交替分呈层片状交替分布，其中黑色的为布，其中黑色的为相，白色的为相，白色的为相。相。4.2.3亚共晶合金（合金亚共晶合金（合金）如图如图所示所示；结晶过程：以含结晶过程：以含SnSn量为量为WWSnSn=50=50的合金为例；的合金为例；n1点以上是液相的简点以上是液相的简单冷却；单冷却；n12点是点是L；n2点：发生共晶反应：点：发生共晶反应：LE M+N；此反应此反应一直进行到液相用完为一直进行到液相用完为止，所以此时的组织：止，所以此时的组织：（初晶）初晶）+（M+N）n2点以下是次生相的点以下是次生相的析出，同理，析出，同理，M+N的次生相可以忽略，但的次生相可以忽略，但初晶初晶的次生相的次生相 不能不能忽略；忽略；所以，亚共晶合金的室温组织为：所以，亚共晶合金的室温组织为：先先+（M+N）+，如图所示如图所示；其中，黑色树其中，黑色树枝晶为先共晶枝晶为先共晶相相先先，之中，之中的白色颗粒为的白色颗粒为，黑白相黑白相间分布的是共间分布的是共晶组织。晶组织。小结：小结：结晶后的显微组织：结晶后的显微组织：几个概念的区分：几个概念的区分：组织组成物：在显微组织中能清楚的区分开，是组织组成物：在显微组织中能清楚的区分开，是组成显微组织的独立部分。组成显微组织的独立部分。在金相显微镜下观察在金相显微镜下观察到的具有某种形貌或形态特征的组成部分。到的具有某种形貌或形态特征的组成部分。合金的相组成物：从相的本质看，组成合金的基合金的相组成物：从相的本质看，组成合金的基本相。本相。合金中结构、成分和性能均匀一致并以界合金中结构、成分和性能均匀一致并以界面相互分开的组成部分。面相互分开的组成部分。4.3比重偏析比重偏析比重偏析：是由先共晶相与熔液之间密度的差别比重偏析：是由先共晶相与熔液之间密度的差别所引起的一种区域偏析。所引起的一种区域偏析。影响因素：影响因素：合金组元的密度差、相图的结晶的成分间隔：越合金组元的密度差、相图的结晶的成分间隔：越大，偏析越严重；大，偏析越严重；防止或减轻比重偏析的方法有：防止或减轻比重偏析的方法有：增大冷却速度增大冷却速度 加入第三种元素加入第三种元素 热对流、搅拌热对流、搅拌5.包晶相图：两组元在液态相互无限溶解，包晶相图：两组元在液态相互无限溶解，在固态相互有限溶解，并发生包晶转变在固态相互有限溶解，并发生包晶转变的二元合金系相图。例如：的二元合金系相图。例如：Pt-Ag、Cu-Zn 相图；相图；5.1相图分析：以相图分析：以 Pt-Ag相图为例；相图为例；5.1.1相图中的点：相图中的点：点：点：Pt的的熔点；点：熔点；点：Ag的的熔点；点：包晶点熔点；点：包晶点5.1.2相图中的线：相图中的线：液相线：线；固相线：线；液相线：线；固相线：线；线：线：Pt溶入溶入Ag 的的溶解度曲线；溶解度曲线；线：线：Ag 溶入溶入Pt的的溶解度曲线；溶解度曲线；5.1.3相图中的相区：相图中的相区：单相区：、单相区：、两相区：两相区：、；三相共存区：三相共存区：；相图中水平线相图中水平线PDC是是包晶转变线包晶转变线。反应式为反应式为包晶反应：在一定的温度下，由一定成分的固相包晶反应：在一定的温度下，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的与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程，称为包晶转变或包晶反应。固相的转变过程，称为包晶转变或包晶反应。其中：点为包晶点；其中：点为包晶点；D：包晶温度；包晶温度；5.2典型合金的平衡结晶过程及组织典型合金的平衡结晶过程及组织5.2.1包晶点合金：含银量为包晶点合金：含银量为WAg=42.4%的的Pt-Ag合金合金:(合金合金）1以上：相冷却；以上：相冷却；1点：点：；点：点：相成分到达点，相成分到达点，发相成分到达点，相成分到达点，发生包晶反应：生包晶反应：点点以下：以下：；室温组织：室温组织：；转变示意图如图所示：转变示意图如图所示：5.2.2亚包晶：含银量为亚包晶：含银量为wAg10.5-42.4的的Pt-Ag合金（合金合金（合金）1以上：冷却；以上：冷却；12点：点：；2点：点：发生包晶反应发生包晶反应反应结束时，仍有反应结束时，仍有相相剩余，则剩余，则 ，同同时时；则则室温组织为：室温组织为：；转变示意图如图所示：转变示意图如图所示：5.2.3过包晶：含银量为过包晶：含银量为wAg=42.4-66.3%的的Pt-Ag合合金（合金金（合金）1以上：冷却；以上：冷却；12点：点：；2点：点：发生包晶反应：发生包晶反应：23点：点：；34点：点：相冷却；相冷却；4点以下：点以下：；室温组织：室温组织：；转变示意图如图所示：转变示意图如图所示：可采用长时间的扩散退火来减少或消除。可采用长时间的扩散退火来减少或消除。5.3包晶偏析包晶偏析包晶偏析：由于包晶转变不能充分进行而产生的包晶偏析：由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀现象。化学成分不均匀现象。6.共析转变：由一个固相同时析出成分和晶体结共析转变：由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新固相的过程。构均不相同的两个新固相的过程。匀晶相图匀晶相图+共晶相图共晶相图几个概念：几个概念：dce线为共析线，线为共析线，c点为共析点，点为共析点，共析反应：共析反应：cd+e；d+e叫做共析组织；叫做共析组织；共析线所对应的温度叫做共析温度。共析线所对应的温度叫做共析温度。第三节第三节 二元相图的分析和使用二元相图的分析和使用1、相图分析步骤：、相图分析步骤：1.1熟悉单相区的相，再根据相接触法辨别其它相熟悉单相区的相，再根据相接触法辨别其它相区。区。原则：在二元相图中，相图内两个相邻相区的相原则：在二元相图中，相图内两个相邻相区的相数差为数差为1（点接触除外）；（点接触除外）；即：两个单相区之间必定有一个由这两个相所组即：两个单相区之间必定有一个由这两个相所组成的两相区，两个两相区之间必须以单相区或三成的两相区，两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开；相共存水平线隔开；1.2找出三相共存水平线和与之接触的三个单相区，找出三相共存水平线和与之接触的三个单相区，确定平衡转变性质。确定平衡转变性质。如表所示；如表所示；1.3分析典型合金的结晶过程及组织。分析典型合金的结晶过程及组织。1.3.1在两相区冷却时，每相成分沿相界线变化，在两相区冷却时，每相成分沿相界线变化，两相的相对量可由杠杆定律求出；两相的相对量可由杠杆定律求出；1.3.2在三相水平线上，各相成分一定；在三相水平线上，各相成分一定；2、应用相图时要注意的问题：、应用相图时要注意的问题：2.1相图反映的是平衡条件下相的平衡，而不是相图反映的是平衡条件下相的平衡，而不是组织的平衡；组织的平衡；2.2相图给出的是平衡状态时的情况；相图给出的是平衡状态时的情况；2.3二元相图只反映二元合金相的平衡关系；二元相图只反映二元合金相的平衡关系；3、根据相图判断合金的性能：、根据相图判断合金的性能：3.1根据相图判断合金的机械性能和物理性能：根据相图判断合金的机械性能和物理性能：3.1.1单相固溶体单相固溶体、区，性能呈曲线变化：区，性能呈曲线变化：固溶强化：随溶质浓度的增加，强度、硬度增加，固溶强化：随溶质浓度的增加，强度、硬度增加，塑性、韧性降低；塑性、韧性降低；随溶质浓度的增加，导电率降低，电阻率增高；随溶质浓度的增加，导电率降低，电阻率增高；3.1.2在两相区，性能呈直线变化，是两相的算术在两相区，性能呈直线变化，是两相的算术平均值；平均值；