第四章二元合金相图与合金凝固本章主要内容：相图基本原理：相，相平衡，相律，相图的表示与测定方法，杠杆定律；二元匀晶相图：相图分析，固溶体平衡凝固过程及组织，固溶体的非平衡凝固与微观偏析固溶体的正常凝固过程与宏观偏析：成分过冷，溶质原子再分配，成分过冷的形成及对组织的影响，区域熔炼；二元共晶相图：相图分析，共晶系合金的平衡凝固和组织，共晶组织及形成机理：粗糙—粗糙界面,粗糙—光滑界面,光滑—光滑界面；共晶系非平衡凝固与组织：伪共晶，离异共晶，非平衡共晶；二元包晶相图：相图分析，包晶合金的平衡凝固与组织，包晶合金的非平衡凝固与组织包晶反应的应用铸锭：铸锭的三层典型组织，铸锭组织控制，铸锭的缺陷其它二元相图：形成化合物的二元相图，有三相平衡恒温转变的其它二元相图：共析，偏晶，熔晶，包析，合晶，有序、无序转变，磁性转变，同素异晶转变二元相图总结及分析方法二元相图实例：Fe-Fe3C亚稳平衡相图，Al-Mn相图，Al2O3-SiO2二元系相图相图与合金性能的关系相图热力学基础：自由能—成分曲线，异相平衡条件，公切线法则，由成分—自由能曲线绘制二元相图1.填空1 相律表达式为_____________________________。

2. 固溶体合金凝固时，除了需要结构起伏和能量起伏外，还要有_____________起伏。

3. 按液固界面微观结构，界面可分为__________________和____________________。

4. 液态金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是__________________________，光滑界面晶体的长大机制是_____________________和_____________________。

5 在一般铸造条件下固溶体合金容易产生____________偏析，用_________________热处理方法可以消除。

6 液态金属凝固时，若温度梯度dT/dX>0（正温度梯度下），其固、液界面呈________________状，dT/dX<0时（负温度梯度下），则固、液界面为________________状。

7. 靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金，快冷时可能得到全部共晶组织，这称为______________。

8 亚共晶合金的典型平衡组织为_________________，亚共析合金的典型平衡组织为___________________________。

9 共晶，包晶，偏晶，熔晶反应式分别为______________________,____________________, _________________________,___________________________。

10 共析，偏析，包析反应式分别为______________，______________，_____________。

11 固溶体合金凝固时，溶质分布的有效分配系数k1=_________，当凝固速率很大时，则k1趋于_____________。

12 不发生成分过冷临界条件的表达式为_________________________。

13 应用相图可以判断_________________________,_____________________________,__________________, ______________________ 。

14 纯金属凝固时，一般只有在______________条件下才生长成树枝晶，当金属中含有杂质或固溶体合金凝固由于发生___________所以在_______________条件下也可能生长树枝晶。

固溶体合金定向凝固时，液相中溶质混合越充分，则凝固后铸锭成分__________________。

15 平衡分配系数K=0.1时，经三次区域熔炼后料棒前端杂质浓度将降低至原来的________。

16 合金中相平衡的条件是_____________________________________。

17 二元系中两相区的边界线都表示相转变的_________和平衡相的_________。

18. 在二元相图中，L1→α+L2叫_____________反应，β→L+α称为__________转变，而反应α１—α２＋β称为___________反应，α+β→γ称为___________反应。

19 Fe-Fe3C相图中含碳量小于________为钢，大于_________为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由_____________和______________两个基本相组成；根据溶质原子的位置，奥氏体其晶体结构是______________，是____________固溶体，铁素体是_______________，其晶体结构是______，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含量是__________；珠光体的含碳量是_____它是由____________和________组成的两相混合物；莱氏体的含碳量______________；在常温下，亚共析钢的平衡组织是___________，过共析钢的平衡组织是_____________，亚共晶白口铸铁的平衡组织是___________________，莱氏体的相组成物是____________________，变态莱氏体的相组成物是________________ ，Fe3CI是从__________________中析出的，Fe3CII是从_________________中析出的，Fe3CIII是从____________________中析出的，它们的含碳量为__________________，Fe3C主要性能特点是_______________________，A共析反应后的生成物称为________________。

2. 选择1 图1中Ⅲ合金非平衡凝固后的组织为_______。

A βB β+αIIC β+未转变的α2 要得到细小的层片状共晶组织，必须_______。

A增大过冷度 B降低凝固速度 C 增大两相间的界面能3 平衡分配系数K=0.1的合金，经三次区域熔炼后，料棒前端的杂质浓度将减至原来的________________。

A 1/1000B 1/300C 1/34 要得到细小的层片状共晶组织，必须_______。

A增大过冷度 B降低凝固速度 C 增大两相间的界面能5 在固溶体自由能与成分的关系式中，两组元相互作用参数的表达式为_______。

A NZ(eAB +(eAA+eBB)/2) B NZ(eAB-(eAA+eBB)/2) C EAB=(eAA+eAB)/26 Ko<1的固溶体合金棒，由左向右进行区域熔炼后，则试棒____________。

A 全部被提纯B 左边一段被提纯C 右端被提纯7 图中1，2，3合金在常温下凝固后，枝晶偏析最小的是__________。

A 合金1B 合金2C 合金38 有枝晶偏析的铜镍合金，___________A 枝干富Cu，枝间富NiB 枝干富Ni，枝间富CuC 枝干和枝间都富Cu9 室温下含0.3%C的钢平衡条件下，组织组成物为____________。

A F+PB F+Fe3C C (Fe3C)II+P10 铁碳合金中的Fe3CII是从_______中析出来的。

A 液相B 奥氏体 C铁素体 D 珠光体11 Fe3CII含量最多的是________。

A Fe-0.0218%C合金B Fe-0.77%C合金C Fe-2.11%C合金D Fe-6.69%C合金12 亚共析钢于两相区长时加热，（）变成单相奥氏体。

A 能B 不能3 名词解释负温度梯度，粗糙界面，平衡分配系数，有效分配系数，枝晶偏析，均匀化退火，成分过冷，比重偏析，伪共晶，离异共晶，不平衡共晶，包析反应，共析反应，偏晶反应，珠光体，莱氏体，二次渗碳体，增幅分解，4 判断1．固溶体合金形核比纯金属形核难。

（）2 产生新相，其自由能一定要比母相低才能发生。

（）3 在一定温度下二元合金中存在二相平衡条件是α相和β相有相同的自由能。

（）4 晶粒之间化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。

（）5 晶内偏析可通过均匀化退火消除。

（）6 铜在凝固过程中以树枝晶长大时，其一次轴为<100>的可能性最大。

（）7 存在晶内偏析的固溶体相由于其晶粒内各处成分不同，所以不能看成一个相。

（）8 成分过冷愈大，树枝组织愈发达。

（）9 任何合金的不平衡结晶总是先结晶的固溶体晶粒含高熔点组元多，而后结晶的固溶体枝晶含低熔点组元多。

（）10 任何成分的亚共晶和过共晶合金不平衡结晶条件下所获得的组织与平衡组织比较，其中初生相相对量较少，而共晶体量相对较多。

（）11 伪共晶区往往偏向晶格简单粗糙界面一边。

（）1２离异共晶只能在非平衡条件下产生。

（）1３过冷度越大，比重偏析越严重。

（）1４扩散退火可消除区域偏析。

（）15 在过冷度相同的条件下，共晶反应的速度比包晶反应快。

（）16 二元合金中的稳定化合物有一定熔点。

（）在熔点以下不发生分解（）不稳定化合物都是共析反应的生成物。

（）17 在图中，C0合金冷到t2温度时，溶质B含量为Co=C/k( )，若将合金棒由左向右进行区域熔炼后，则棒的左边一段得到A的提纯。

（）18 如图是A-B二元固溶体合金凝固时产生成分过冷的示意图。

其中To是A组元的熔点（），Ti是固/液界面处的温度（），曲线是界面前沿液态合金的液相线温度（），G是界面前沿的温度梯度，当G增大时，成分过冷度增大。

（）19 二元相图中三相平衡时温度恒定，而平衡三相成分可变。

（）20 宏观上观察，若固/液界面是平直的称为光滑界面结构；若是金属界面呈锯齿形称为粗糙界面结构。

（）、21 无论平衡或非平衡凝固，只要初晶的量很多，共晶的量很少，就可能出现离异共晶。

（）22 Cs(x)=K0C(1-x/l)k0-1称为稳态凝固方程。

（）23 固溶体合金凝固时，成分过冷的临界条件方程是：G/R=mc0/D·(1-k)/k( )，只有当G/R>mc0/D·(1-k)/k时才产生成分过冷。

（）24如图5的相图（二元共晶）的画法是正确的（）图5图625 在二元合金中，铸造性能最好的是共晶合金。

（）26固溶体合金凝固时，在正温度梯度下晶体也可能以树枝晶长大。

（）27 无论何种成分碳钢组织中铁素体相对量随C%增加而减少，珠光体相对量则增加。

（）28 在Fe-Fe3C相图中的所有合金，凝固时都可产生成分过冷。

（）29 莱氏体和变态莱氏体存在的温度范围不同（），除此之外，二者无其他差别（）。

30 铸铁平衡结晶过程只有共晶转变而没有共析转变。