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1、7.3.2共晶相圖及其合金的凝固17.3二元相圖分析1.勻晶相圖和固溶體凝固2.共晶相圖及合金凝固3.包晶相圖及合金凝固4.溶混間隙相圖與調(diào)幅分解5.二元合金相圖分析實例21.勻晶相變:特點:液固兩組元無限互溶!2.固溶體平衡凝固三個過程:①液相內(nèi)擴散過程②固相的繼續(xù)長大,③固相內(nèi)的擴散過程3.固溶體非平衡凝固分析;(1)固相、液相的平均成分線隨冷卻速度發(fā)生變化,液相線的偏離程度<固相線。(2)先結(jié)晶部分富含高熔點組元,后結(jié)晶部分富低熔點組元。(3)非平衡凝固的終結(jié)T低于平衡凝固時的終止T。勻晶相圖復(fù)習(xí)由液相直接結(jié)晶出單相固溶體
2、的過程37.3.2共晶相圖和固溶體凝固共晶相圖共晶合金的平衡凝固共晶合金的非平衡凝固4Pb-Sn共晶相圖共晶轉(zhuǎn)變:LE→αM+βN57.3.2共晶相圖及合金凝固共晶相圖的概念組成共晶相圖的兩組元相互作用的特點:1)液態(tài)下兩組元能無限互溶,2)固態(tài)下只能部分互溶(形成有限固溶體或化合物),甚至有時完全不溶,并具有共晶轉(zhuǎn)變67.3.2共晶相圖及合金凝固所謂共晶轉(zhuǎn)變所得到兩固相的混合物稱為共晶組織(體)。具有共晶轉(zhuǎn)變的相圖稱為共晶相圖。屬于二元共晶相圖的合金有:Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu等。共晶轉(zhuǎn)變:LE→αM+β
3、N7共晶合金在鑄造工業(yè)中是非常重要的,①比純組元熔點低,簡化了熔化和鑄造操作②共晶合金比純金屬有更好的流動性,無枝晶形成,從而改善鑄造性能;③恒溫轉(zhuǎn)變減少了鑄造缺陷,例如偏聚和縮孔;④共晶凝固可獲得多種形態(tài)的顯微組織,可能成為優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料1.共晶相圖8Pb—Sn相圖7點7線7相區(qū)PbSnWSn(%)T?L?183327.5231.9BA1997.5MNGFL+?L+??+?61.9E?9102.共晶合金的平衡凝固及其組織根據(jù)相變特點和組織特征將共晶系合金分為四類:1)端部固溶體合金2)亞共晶合金3)共晶合金4)過共晶合
4、金11PbWSn(%)TL?183327.5A19MFL+??+?61.9E?ⅠLt/sT/℃端部固溶體合金結(jié)晶過程分析L??α+βⅡt2t1t3122.共晶系合金的平衡凝固1)??端部固溶體合金t1~t2溫度:t3溫度以下:液態(tài)L10液相中析出?,L?????Ⅱ(脫溶轉(zhuǎn)變)t1溫度以上:t2~t3溫度:固溶體?不變室溫組織:?+?Ⅱ13合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過程14合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過程15PbWSn(%)TL?183327.5A19MFL+??+?61.9E?ⅠLt1t1'L?+??+?(?+?)t/sT/℃共晶合金結(jié)晶過程分析16
5、2)共晶平衡結(jié)晶過程及室溫平衡組織:共晶溫度以上:共晶溫度:共晶溫度以下:室溫組織:液態(tài)L61.9共晶轉(zhuǎn)變L61.9??19??97.5二次結(jié)晶???Ⅱ,???Ⅱ(?+?)共晶由于?Ⅱ和?Ⅱ常與共晶?和?相連,顯微鏡下很難分辨,室溫組織為:(?+?)共晶17Pb-Sn共晶相圖18兩相相對量計算兩相的相對量計算:連接線+杠桿定律ω(?)=ω(?)=19(Pb-Sn)共晶組織(層片狀)αβ20共晶合金(Ⅱ)的平衡結(jié)晶的顯微組織21常見合金的共晶組織層片狀(Al-CuAl2,定向凝固)灰鐵短棒狀或顆粒(Cu-CuO)棒狀或條狀(Sb-
6、MnSb,橫截面)螺旋狀(Zn-Mg)針狀(ZL102未變質(zhì))22鉛鉍樹枝狀共晶組織Cu-Cu3P放射狀共晶組織鋁硅針狀共晶組織鋁釷螺旋狀共晶組織23PbSnWSn(%)TMENBAGF3)亞共晶和過共晶平衡結(jié)晶過程24PbWSn(%)TL?183327.5A19MFL+??+?61.9E?t/sT/℃LL?50%Sn的亞共晶合金的結(jié)晶過程分析?+??(?+?)共?初+?ⅡⅡt1t2t1t2t2'?+?ⅡL??+?253)亞共晶合金平衡結(jié)晶過程為:t1溫度以上:t1~t2溫度:t2溫度時發(fā)生共晶反應(yīng):室溫組織:t2溫度以下:液態(tài)
7、L50液相中析出?,L??L61.9??19??97.5?初??Ⅱ?初+?Ⅱ+(?+?)共晶26Pb-Sn共晶相圖ω(?+?)ω(?)組織組成ω(?)ω(?)相組成27組織組成和相組成相對量計算ω(?+?)=ω(L)=ω(?)=組織組成ω(?)=ω(?)=相組成28亞共晶合金的平衡結(jié)晶過程29亞共晶組織(50%Sn的Pb-Sn合金)共晶(???)初生??Ⅱ30WSn(%)G?t1t2t/sT/℃t1t2t2'L?+???+??Ⅱ?SnPb?L?BAMNFL+?L+??+?ET(?+?Ⅱ)70%Sn的過共晶合金的結(jié)晶過程分析L?L
8、??+?314)過共晶合金平衡結(jié)晶過程為:t1溫度以上:t1~t2溫度:t2溫度時發(fā)生共晶反應(yīng):室溫組織:t2溫度以下:液態(tài)L70液相中析出?,L??L61.9??19??97.5?初??Ⅱ?初+?Ⅱ+(?+?)共晶32過共晶平衡組織(70%Sn的Pb-Sn合金