24.其他二元相图及合金结晶.ppt

2.11 包晶相图及其合金的凝固和组织 1 相图分析 1 相图分析 两组元在液态能无限互溶，在固态只能部分互溶，形成有限固溶体，并具有三相平衡的包晶转变 包晶相图分析 Pt-Ag包晶相图三相反应 所有位于此线中间的合金冷却到包晶温度，在包晶点M发生二元包晶等温反应 包晶线与共晶线比较 （1）共晶反应分解型L→α+β；包晶反应合成型L+α→β 2 包晶系具有包晶转变的合金的平衡凝固和组织 T1 2 包晶系具有包晶转变的合金的平衡凝固和组织 T3 包晶系具有包晶转变的合金的平衡凝固和组织 T1 包晶系具有包晶转变的合金的平衡凝固和组织 T2 包晶系的包晶点合金的平衡凝固和组织 包晶点合金M的转变 3 包晶系合金的非平衡凝固和组织 包晶转变，β相将α相包围，继续包晶转变，须通过β相层进行原子扩散，液体才能和α继续相互作用形成β相 Cu-Sn合金的非平衡组织 Cu-Sn合金的非平衡组织 4 包晶转变的实际应用 某些变质剂细化晶粒是包晶转变的功劳 包晶转变的实际应用 包晶转变的晶核 包晶转变的实际应用 某些变质剂细化晶粒是包晶转变的功劳 5 偏晶相图及其合金的凝固和组织 如Cu-Pb相图 偏晶相图及其合金的凝固和组织 Cu-Pb相图 偏晶相图及其合金的凝固和组织 Cu-Pb相图 偏晶相图及其合金的凝固和组织 Cu-Pb相图 偏晶相图及其合金的凝固和组织 Cu-Pb相图 Cu-Pb偏晶合金的凝固过程 Cu和Pb的比重差别大，Cu比重小 比重偏析 Cu和Pb的比重差别大，Cu比重小 Cu-Pb偏晶合金的组织 6 形成化合物的二元相图 形成稳定化合物的二元相图 形成稳定化合物的二元相图 形成稳定化合物的二元相图 形成不稳定化合物的二元相图 不稳定化合物 形成不稳定化合物的二元相图 形成不稳定化合物的二元相图 Cu和Zn形成一系列不稳定化合物β、γ、δ和ε等 7 具有固态转变的二元相图 有些二元系合金中固态下发生各类型式的相转变 具有共析转变的相图 Fe-Fe3C相图中的PSK水平线为共析线 具有共析转变的相图 共析组织比共晶组织细，仍为两相交迭排列的混合组织 具有包析转变的相图 包晶反应 具有包析转变的相图 具有偏析转变的相图 偏析转变 Zn－22Al偏析合金组织 具有熔晶转变的相图 arb水平线为熔晶线，r点为熔晶点 具有熔晶转变的相图 Cu-Sn相图中具有的熔晶转变 具有无序－有序转变的相图 Cu-Au相图有无序－有序转变 具有无序－有序转变的相图 有些相图上的无序－有序转变用虚线表示 有序固溶体 具有固溶度变化的相图 温度降低时，铜在固态铝中的溶解度（固溶度）减少，室温时固溶度仅0.1% 具有固溶度变化的相图 Fe-Fe3C相图中的ES线具有固溶度变化 具有磁性转变的相图 二元相图各类等温反应总结 三相平衡等温转变分为：（1）分解型等温转变 （2）合成型等温转变 固溶度转变 共析转变 共析转变 共晶线ECD AS→FP+Fe3C LC→AE+Fe3C 固溶度转变 共析转变 共析转变相是固相，原子扩散困难，晶核的形成和长大速率较慢 对合金的热处理强化有重大意义 钢铁和钛合金的热处理建立在共析转变基础上 具有包晶和包析转变的二元相图 包析转变在相图上特征与 包晶转变类似，转变后组 织特征也类似，只是包析 转变更难于进行完全 包析反应 αm+βn→γp Lb+αa→βc acb为包晶线 mpn为包析线 具有偏析转变的Al-Zn相图 也称为共析转变 α1→ α2 +β α1和α2为同一个相，浓度不同 Al-Zn相图 类似于偏晶转变：L1→L2+β 1000x 具有熔晶转变的二元相图 熔晶转变 熔晶转变为βr → αa + Lb 凝固完毕的β相，在熔晶温度分解为一个液相和另一个固相的现象 γ→ε+L Cu-Au相图 高温铜和金形成无限固溶体，在一定成分和温度范围内发生无序－有序转变 α为无序固溶体 α’(AuCu3)，α”1 (AuCuⅠ) ，α”2 (AuCuⅡ)为有序固溶体 Cu-Zn相图 Cu-Zn相图中β相无序－有序转变 Al-Cu相图的一部分 温度降低，α固溶体中析出CuAl2（θ）次晶，析出次晶的过程称为固溶体的脱溶过程 适当控制次晶的析出程度和弥散度，可以显著提高合金强度 铝合金和部分铜合金的热处理强化建立在固溶体脱溶基础上 固溶度转变 固溶度转变 γ→Fe3CⅡ *柏振海 baizhai@csu.edu.cn 中南大学材料科学与工程学院 材料科学与工程基础 其他二元相图及合金结晶 2 包晶系合金的平衡凝固和组织 3 包晶系合金的非平衡凝固和组织 4 包晶转变的实际应用 Peritectic Phase Diagram Pt-Ag相图及合金