1、铜镍合金相图相区分析 液相线tAa2aa1tB：开始结晶的温度线。 固相线tAb2cb1tB ：结晶终止线。 由线包围的区域称为相区
单相区：液相线以上为液体L 固相线以下为固溶体α
双相区：固液相线之间L、α两相 同时共存，以L+α表示
二、匀晶相图 2 、合金的结晶过程 匀晶转变的结晶过程：L→L+α →α
性能: 一般较硬、脆
三、机械混合物
液态金属在平衡凝固时形成的两种固溶体或 固溶体加金属化合物的混合物(机械混合物)
单一固溶体：强度、硬度较低 单一化合物：硬而脆 机械混合物——不是一种单一相
3.2 二元合金相图
概念： 合金相图是用图解的方法表示不同 温度及成分下合金系中各相的平衡 关系，又称平衡图或状态图。
❖ 共晶转变：一个液相在冷却过程中 同时结晶出两个结构不同的固相的转变。 即：L+
❖共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。
❖共晶相图：具有共晶转变的相图。 如Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu和Mg-Al等。
1、Pb－Sn合金相图分析
• ⑴ 相：L、、
——Sn在 Pb中的固溶体， ——Pb 在Sn中的固溶体。
AS 727℃
( AE + Fe3C ) Ld ( FP + Fe3C ) P
A T°
G
Fe - FEeCF3线C:共相晶转图变
匀晶相图
L L→L共d(晶A+相F图e3C)
D
G时S不线同（成AL3分+）的A：A开冷始却
A
析出铁素体F的温度线
铁碳合金：铁和碳两种元素组成的合金。 铁碳相图：研究钢铁成分、组织和性能
之间关系的理论基础，制定 热加工工艺的依据。
一、 相的种类
（1）铁素体 碳在-Fe中形成的固溶体， 以F表示，体心立方晶格
强度硬度低，塑性和韧性好。
一、 相的种类
（2）奥氏体 碳在-Fe 中形成的固溶体， 以A表示，面心立方晶格
强度硬度低，塑性和韧性好。
一、 相的种类
（3）渗碳体
• 铁和碳形成的间隙化合物， 分子式Fe3C，以Cm表示
• 性能：熔点高，硬度高， 强度低，塑韧性差，为硬脆相
二、组织的种类
铁素体 奥氏体 渗碳体 •珠光体（P） 莱氏体（Ld）
F+Fe3C=P （机械混合物）
奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
铁碳合金中的基本组织及其特点
相图主要研究合金相、成分、温度三者之间关系
一、相图的建立(热分析法)
用热分析法建立Cu－Ni相图
70Ni
℃
30Ni
50Ni 30Cu 50Cu
Ni
70Cu
Cu
度 温
1083
Cu 时间
冷却曲线
L
1452
L+α
α
30
50
70
Ni
W（Ni）％
相图
二、匀晶相图
匀晶相图——两组元的合金系在液态下无限互溶， 在固态下也无限互溶，所组成的相图。
特性线划分出
铁素体区，渗碳体区
七个双相区
三、相图分析
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: EF、ES、GS、PSK。 • 两个重要转变: 共晶转变、共析转变。 • 两个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
三、相图分析
共晶转变反应式:
LC 1148℃
共析转变反应式:
第三章 合金相图
3.1 合金的相结构 3.2 二元合金相图 3.3 铁碳合金相图
3.1 合金的相结构
合金－两种以上的金属元素(或金属与非金属元素) 所形成 的具有金属特性的物质. 问题－合金中各元素如何分布？
组成合金的元素相互作用可形成不同的相 相－合金中成分相同，结构相同，并与其他部分有界面相互分 开的均匀组成部分。
产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸 变及对位错的钉扎作用，阻碍了位错的运动。
二、化合物
溶质原子～溶剂原子，形成具有金 属性质、固定化学成分的化合物。
如钢中Fe~C形成Fe3C；
结构特点:
①典型成分可用化学分子式表示。
铁碳合金中的Fe3C
②具有与组成组元不同的结构类型。组元独立成晶。
③大部分可以化合物为基，形成固溶体，成分可变。
合金中的相
固溶体 化合物
纯铁内部结构示意图
Al-Cu两相合 金
一、固溶体
溶质原子处于固态(金属)溶剂晶格中所形成的 合金相称为固溶体
❖溶剂A + 溶质B = C
bcc
fcc bcc
例如:Βιβλιοθήκη α – Fe + C = F ( 铁素体 )
体心 六方
体心
一、固溶体
按溶质原子所占位置 固溶体分类
置换式固溶体 间隙固溶体
固溶体在平衡结晶过程中： 固相成分沿固相线变化 液相成分沿液相线变化
二、匀晶相图
3、合金的不平衡结晶与树枝状偏析
实际生产中冷速快，扩散和长大都不充分，先结晶 的部分与后结晶的部分成分有差异，这种结晶偏离了 平衡条件，称为非平衡结晶。
产 生
枝晶偏析（树枝状偏析、晶内偏析）
消 除
扩散退火
三、共晶相图
T1到T2从液体中完全 结晶出固溶体，T2到T3 成分不变。T3以下析出 固溶体，称为次生固溶体。
（2） 合金Ⅲ（共晶合金） E点为共晶点，发生共晶反应：E以下析出次生相
共晶组织模型
（3）合金Ⅱ（ 亚共晶合金）
（4）合金Ⅳ（ 过共晶合金） 成分在共晶点以右
思考： 过共晶合金 的结晶过程
第三节 铁碳合金相图
无限固溶体 按固溶度分
有限固溶体
一、固溶体
1、置换型固溶体 溶质原子占据 晶格结点位置
2、间隙固溶体 定义：溶质原子进入溶剂晶格的间隙形成的固溶体。 溶质：原子半径较小的H,O,N,C,B等 溶剂：过渡族金属
R溶质 / R溶剂 ≤ 0.59
一、固溶体
固溶体的性能 随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑 性、韧性下降——固溶强化
三、相图分析
F+Fe3C
1、特性点
2、特性线
（1）液相线 ACD （2）固相线AECF （3）GS线（A3线）： （4）ES线（Acm线） （5）共析转变水平线PSK（A1线）
A（0.77％） → 727℃（F+Fe3C）P （6）共晶转变水平线ECF
五个单相区: 液相区， 固溶体区，奥氏体区，
⑵ 相区：
单相区： L、、；
A
两相区： L+、 L+、 +
B
三相区：水平线CED， L++
⑶ 液固相线：液相线AEB，固相 线ACEDB。 ⑷ 固溶线：溶解度点的连线称固 溶线。相图中的CF、 DG线分别 为Sn在Pb中和Pb在Sn中的固溶 线。
2、典型合金的结晶过程
（1） 合金Ⅰ（端际固溶体）