A
在一定温度下，由一
B
定成分的液相同时结
晶出两个成分和结构
都不相同的新固相的
转变称作共晶转变或
共晶反应。 5
❖共晶反应的产物， 即两相的机械混合 物称共晶体或共晶 组织。
❖发生共晶反应的温 度称共晶温度。
❖代表共晶温度和共 晶成分的点称共晶 点。
6
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线
上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合
金；位于共晶点以右的合金称过共晶合金。
凡具有共晶线
A
成分的合金液 体冷却到共晶
L+
B
C
D
温度时都将发
生共晶反应。
7
合金的结晶过程
8
含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程在3
点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种直
接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
.2
9
❖温度降到3点以下， 固溶体中的Sn过饱 和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程 也称析出）新相— 相。由已有固相析出 的新固相称二次相或次生相。
共晶相图
❖当两组元在液态
温度（℃）
下完全互溶，在
固态下有限互溶，
并发生共晶反应
时所构成的相图
称作共晶相图。 Pb
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
1
❖⑴ 相图分析
A
❖相：相图中有L、、
B
三种相。
2
❖相区：相图中有三个单 A 相区： L、、；三
B
个两相区： L+、 L+、+ ；一个三 相区：即水平线CED。
两相机械混合物的合金: 性能与合金成分呈直线关 系，是两相性能的算术平 均值。
共晶结束后，随温度下降， 和 的成分分别沿 CF线和DG线变化，并从共晶 中析出Ⅱ ，从共 晶 中析出Ⅱ ，由于共晶组织细， Ⅱ与共晶 结合， Ⅱ与共晶 结合，共晶合金的室温组织仍 为 ( + ) 共晶体。
Pb-Sn共晶合金组织
19
室温下两相的相对重量百分比是多少？
Q
E'G, FG
Q
FE ' FG
分析方法：可把稳定 化合物当作纯组元看 待，将相图分成几个 部分进行分析。
L+ Mg
Mg2Si
L+ Mg2Si
L+ Si
L+ Mg2Si
Mg2Si+Si
Mg+ Mg2Si
34
Si
4、根据相图判断合金性能 相图机械性能的关系 ❖单相固溶体的合金： 性能随成分呈抛物线变化。
35
形成稳定化合物的合金： 性能-成分曲线出现拐点。 ❖共晶合金
3
液固相线：液相线AEB，固相线ACEDB。A、B分
别为Pb、Sn的熔点。
固溶线: 溶解度点
A
的连线称固溶线。
B
相图中的CF、DG线分 别为 Sn在Pb中和 Pb 在 Sn中的固溶线。 固溶体的溶解度随温度 降低而下降。
4
❖共晶线：水平线CED。 ❖在共晶线对应的温度下（183 ℃），E点成分
的合金同时结晶出C点成分的 固溶体和D点成 分的 固溶体，形成这两个相的机械混合物： LE ⇄(C + D)
为 + Ⅱ 。
A C
F
B
成分大于 D点合金结晶
E
D
过程与Ⅰ合金相似，室
G 温组织为 + Ⅱ 。
13
合金的结晶过程
14
❖共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程 液态合金冷却到E 点时，Pb和Sn同时饱和， 发
生共晶反应：LE ⇄(C+D) 。
1’
19.2
15
wt%Sn
析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长 大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形 状。
.2
E′
20
合金的结晶过程
21
❖亚共晶合金(Ⅲ合金)的结晶过程 合金液体在2点以前为匀晶转变。冷却到2点， 固相成分变化到C点，液相成分变化到E点。 此时两相的相对重量为：
Q L ( Q E ) C C 2 1 E % 0Q 0 ,C 2 E 1 E % 00
22
在2点，具有E点成分的剩余液体发生共晶反应：
❖由 析出的二次 用Ⅱ 表示。
10
结晶过程中，各相溶质浓度(成分)，各相的含量 是多少？？？
11
随温度下降， 和 相的成分分别沿CF线和DG
线变化， Ⅱ的重量增加。
室温下Ⅱ的相对重量百分比为：QⅡ
F41 FG
0% 0
由于二次 相析出温 度较低， 一般十分 细小。
Q
Q Ⅱ
12
❖Ⅰ合金室温组织
L ⇄( + ) ，QE =QL 反应结束后，在共晶温度下、 两相的相对重
量百分比为： Q C 2 D D 1% 00 Q ,C C 2 D 1% 00
23
温度继续下降，将从一次 和 共晶 中析出Ⅱ，从共晶 中 析出Ⅱ。其室温组织为Ⅰ+ (+) + Ⅱ。
亚共晶合金 的结晶过程
24
❖过共晶合金结晶过程 与亚共晶合金相似，不同
16
共晶组织形态
Pb-Sn共晶组织
17
在共晶转变过程中，L、 、 三相共存, 三个相 的量在不断变化，但各自 成分固定。 共晶组织中的相称共晶相。
C(19.2)
E(61.9) D(97.5)
共晶转变结束时， 和 相的相对重量百分比为：
Q C E D D 10 % 0 9 9..7 5 7 5 1 6..9 2 9 110 % 0 4.5 4% Q 10 % 0 Q 5.14 68%
单相区：L、、β
二相区：L+、 L+、+
三相区：L++
（水平线PDC）
L+
+
LL+ 来自29水平线PDC称包晶线。 与该线成分对应的合金在该温度下发生包晶反应：
LC+P⇄βD 。 该反应是液相L包着固相, 新相 β 在L与α的界 面上形核，并向L和两个方向长大。
30
合金的结晶过程 (1)包晶成分合金：匀晶包晶二次析出。
的是一次相为 , 二次相 为Ⅱ。 室温组织为Ⅰ+(+)+Ⅱ。
25
Pb-Sn合金的结晶过程
26
组织组成物之间的差别主要在形态上。如Ⅰ 、 Ⅱ和共晶 的结构成分相同，属同一个相，但
它们的形态不同，分属不同的组织组成物。 组织组成物：组成合金显微组织的独立部分。
27
28
3、二元包晶相图
当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶， 并发生包晶反应时所构成的相图称作包晶相图。 在一定温度下，由一个液相包着一个固相生成另 一新固相的反应称包晶转变或包晶反应。
室温组织为β + II
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(2)PD成分合金：匀晶包晶二次析出。
室温组织为 +βII+β + II
时间
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(3) DC成分合金：匀晶包晶匀晶二次析出。
室温组织为β +II。
时间
33
形成稳定化合物的二元相图 稳定化合物是指在熔化前不发生分解的化合物 (如Mg-Si系的Mg2Si和Fe-C系的Fe3C) 。 其成分固定，在相图中是一条垂线(代表一个单相 区)。