ω(β)=
组 织 组 成
50 − 19 ≈ 39.5% 97.5 − 19
相 组 成
28/94
亚共晶合金的平衡结晶过程
29/94
亚共晶组织(50% Sn 的Pb-Sn合金 合金) 亚共晶组织 合金
共晶(α+β 共晶 α+β) α+β
初生α 初生α βⅡ
30/94
L T A
30 0
L β α +β β
327.5
T/℃ ℃
L
L
t1 t2
α
300
Ⅰ
L+α α
200
α
M
19
183
α
61.9 E t3
100
α +β β
α+βⅡ
0 F 0 Pb 10 20 30 40 50 60 70
WSn(%)
t/s
端部固溶体合金结晶过程分析
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2.共晶系合金的平衡凝固 2.共晶系合金的平衡凝固
1) 端部固溶体合金
100
α+ β Ⅱ
0 F 0 Pb 10
α
30 40 50 60 70
WSn(%)
20
50% Sn的亚共晶合金的结晶过程分析 的亚共晶合金的结晶过程分析
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3)亚共晶合金平衡结晶过程为： 亚共晶合金平衡结晶过程为： 亚共晶合金平衡结晶过程为
t1温度以上： 液态 L50 温度以上： t1~ t2温度：液相中析出α ，L→α 温度：液相中析出α →α t2温度时发生共晶反应：L61.9→α 19+ β97.5 温度时发生共晶反应： t2温度以下：α初 → βⅡ 温度以下： β 室温组织： 室温组织：α初 + βⅡ + （α+β）共晶
2)共晶平衡结晶过程及室温平衡组织： 共晶平衡结晶过程及室温平衡组织： 共晶平衡结晶过程及室温平衡组织
液态L61.9 共晶温度以上： 共晶温度以上： 共晶温度： 共晶温度：共晶转变 L61.9→α19+ β97.5 共晶温度以下： 次结晶α → βⅡ 共晶温度以下： 次结晶α 二 （ 室温组织： β 室温组织： α+β）共晶 由于α 常与共晶α 相连， 由于α Ⅱ和βⅡ常与共晶α和β相连， 显微镜下很难分辨，室温组织为： 显微镜下很难分辨，室温组织为： （α+β）共晶 β
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过共晶平衡组织(70% Sn 的Pb-Sn合金 合金) 过共晶平衡组织 合金
αⅡ
初生β 初生β
共晶(α+β 共晶 α+β) α+β
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组织组成物在相图上的标注
温度，℃ 温度， L L+α 61.9 α α初+βⅡ+(α+β) +( α+βⅡ (α+β) β初+αⅡ+(α+β) ( β+αⅡ β L+β
L
D
P
66.3
1200
温 度
1000
42.4
L+ β β
800
600
α+ β
0E 20 40 60 80
线： 液相线APB 液相线 固相线ACDB 固相线 包晶线CDP 包晶线 962 B L P + αC → βD 固溶度曲线 CE、DF 、
F 100
400
Pt
Ag%
Ag
区： 单相区L、 α、 β 、 双相区L + α 、
7.3.2共晶相图及其合 金的凝固
1
7.3二元相图分析 二元相图分析
1.匀晶相图和固溶体凝固 匀晶相图和固溶体凝固 2.共晶相图及合金凝固 2.共晶相图及合金凝固 3.包晶相图及合金凝固 3.包晶相图及合金凝固 4.溶混间隙相图与调幅分解 4.溶混间隙相图与调幅分解 5.二元合金相图分析实例 5.二元合金相图分析实例
26/94
Pb－Sn共晶相图 Pb－Sn共晶相图
ω(α+β) β ω(α) 组织组成
ω( α) ω(β) 相组成
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组织组成和相组成相对量计算 组织组成和相组成相对量计算
50 − 19 ω(α+β)= ω(L)= β ≈ 72% 61.9 − 19 61.9 − 50 ω(α)= ≈ 28% 61.9 − 19 97.5 − 50 ω(α)= ≈ 60.5% 97.5 − 19
14/94
合金Ⅰ的平衡结晶过程
15/94
T A
327.5
T/℃ ℃
L
L Ⅰ α +β β
t1 t1'
300
L+α α
200
α
M
19
183
61.9
E
(α +β) α β
100
α +β β
α +β β
0 F 0 Pb 10 20 30 40 50 60 70
WSn(%)
L
t/s
共晶合金结晶过程分析
16/94
Pb
19
Sn,%
97.5
Sn
34/94
1.共晶相图 1.共晶相图
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3.共晶系合金的非平衡凝固3.共晶系合金的非平衡凝固-A 共晶系合金的非平衡凝固
(1) 伪共晶 在非平衡凝固条件下， 在非平衡凝固条件下，某些亚共晶和过共晶 成分的合金获得了全部的共晶组织。 成分的合金获得了全部的共晶组织。这种由非 共晶成分合金所得到的共晶组织称为伪共晶 共晶成分合金所得到的共晶组织称为 伪共晶 pseudo-eutectic） （pseudo-eutectic）。
螺旋状（Zn-Mg 螺旋状（Zn-Mg） 针状（ZL102未变质） 针状（ZL102未变质 未变质
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铝硅针状共晶组织
铅铋树枝状共晶组织
铝钍螺旋状共晶组织 CuCu-Cu3P放射状共晶组织
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3)亚共晶和过共晶平衡结晶过程 亚共晶和过共晶平衡结晶过程
500
T
400
A
300 200
M
E
7/94
1.共晶相图 1.共晶相图
共晶合金在铸造工业中是非常重要的，
①比纯组元熔点低，简化了熔化和铸造操作 比纯组元熔点低， ②共晶合金比纯金属有更好的流动性，无枝晶形成， 共晶合金比纯金属有更好的流动性，无枝晶形成， 从而改善铸造性能; 从而改善铸造性能; ③恒温转变减少了铸造缺陷，例如偏聚和缩孔; 恒温转变减少了铸造缺陷，例如偏聚和缩孔; 和缩孔 ④共晶凝固可获得多种形态的显微组织，可能成为 共晶凝固可获得多种形态的显微组织， 优异性能的原位复合材料
37/94
38/94
39/94
40/94
7.3.3 包晶相图及其合金 凝固
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7.3.3 包晶相图及其合金凝固
包晶相图概述 两组元在液态下无限互溶， 两组元在液态下无限互溶， 固态下只能部分互溶并具有包晶转 变的相图称为二元包晶相图 变的相图称为二元包晶相图 具有包晶转变的二元合金有：Cu－ 具有包晶转变的二元合金有：Cu－ Sn、Fe－ Cu－Zn、Ag－Sn、Ag－ Sn、Fe－C、Cu－Zn、Ag－Sn、Ag－ Pt
Sn
70% Sn的过共晶合金的结晶过程分析 的过共晶合金的结晶过程分析
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4)过共晶合金平衡结晶过程为： 过共晶合金平衡结晶过程为： 过共晶合金平衡结晶过程为
液态 L70 t1温度以上： 温度以上： 液相中析出β 液相中析出β ，L→ β → t1~ t2温度： 温度： t2温度时发生共晶反应： 61.9→α 19+ β97.5 温度时发生共晶反应： L 温度以下： t2温度以下： 初 → αⅡ β 室温组织： 室温组织： 初 + αⅡ + （α+β）共晶 β β
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7.3.3 包晶相图及其合金凝固
包晶转变
—— 已结晶的固相与剩余液相反应
形成另一个固相的恒温转变。如Fe-C、Cu-Zn、 Ag-Sn、 Ag-Sn、Ag-Pt等。 包晶相图
——具有包晶转变的相图。
43/94
一、相图分析
1772A
1600 1800
点：D
1400
L+ α α
C
10.5 1186
Pt-Ag合金相图 合金相图
L + β、 α+ β
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二、包晶合金平衡结晶过程与室温组织
t1温度以上： 温度以上：
液态 L10
→α t1~ t2温度： 液相中析出α ，L→α 温度： 液相中析出α t2~ t3温度： 温度： t3温度以下： 温度以下： 固溶体α 固溶体α 不变 脱溶转变) α → βⅡ(脱溶转变 脱溶转变
室温组织： β 室温组织：α +βⅡ
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合金Ⅰ的平衡结晶过程
2.共晶合金的平衡凝固及其组织 2.共晶合金的平衡凝固及其组织
根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为四类： 根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为四类：
1)端部固溶体合金 2)亚共晶合金 1)端部固溶体合金 2)亚共晶合金 3)共晶合金 3)共晶合金 4)过共晶合金 4)过共晶合金11/94来自LT AN
B
100
0 0
G F 10
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Pb
WSn(%)
Sn
24/94
L
T 327.5 A
L
Ⅱ
L
T/ ℃
t1
α
300
L+α α 61.9 E
200
α
t1
M
19
t2
t2'
183 α +β β