二元组分金属相图

39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
金属的晶体结构和二元合金相图
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。

31.10.2020
工程材料
99-30
合金I的结晶过程
温度继续下降, 从β中析出二次α。
31.10.2020
工程材料
99-31
合金I的结晶过程
室温组织为 β+二次α 。
组成相和组织组成物的成分和相对重量可根据杠杆定 律来确定。
31.10.2020
工程材料
99-32
相图与性能的关系
具有匀晶相图、共晶相图的合金的机械性能和物理性 能随成分而变化的一般规律见下图
工程材料
99-38
渗碳体（Cem渗en碳tit体e）组织金相图
定义——C与Fe的化合物（Fe3C）。 代表符号： Cm
性能：含碳6.69%，其硬度高，极脆，塑性几乎 为0，熔点为1227℃。
铁碳合金中渗碳体量多会导致材料力学性能变坏。 适量渗碳体若弥散分布在基体上，可提高材料强 度和硬度。
31.10.2020
31.10.2020
工程材料
99-21
合金Ⅳ的结晶过程
31.10.2020
工程材料
99-22
组织和相的关系
31.10.2020
工程材料
99-23
共析相图
31.10.2020
d点成分(共析成分)的合金从 液相经过匀晶反应生成 γ相后, 继续冷却到d 点温度(共析温度) 时, 在此恒温下发生共析反应: γ → (α+β)
分数相对重量。
液相在共晶反应后全部转变为共晶 体(α+β) , 这部分液相的质量分 数就是室温组织中共晶体 (α+β)
的质量分数。 初生 αc冷却不断析出 βII, 到室 温后转变为 αf和 βII。按照杠杆 定律, 可求出 αf、βII占 αf＋ βII的质量分数(注意, 杠杆支点在 c'点), 再乘以初生 αc在合金中的 质量分数, 求得 αf、βII占合金的 质量分数。

曲线③表示其组成恰为最低共 熔混合物的步冷曲线，其形状与纯 物质相似，但它的水平段是三相平 衡。
即 L=A(s)+B(s)
分析2：
相图由一个单相区和三个两相区组成： 即 ①溶液相区；
②纯A(s)和溶液共存的两相区； ③纯B(s)和溶液共存的两相区； ④纯A(s)和纯B(s)共存的两相区； 水平线段表示：A(s)、B(s)和溶液共 存的三相线；水平线段以下表示纯A(s)和 纯B(s)共存的两相区；o为低共熔点。
相平衡是指多相体系中组分在各相中的量 不随时间而改变。
研究多相体系的状态如何随组成、温度、 压力等变量的改变而发生变化，并用图形 来表示体系状态的变化，这种图就叫相图。
本实验采用热分析法绘制相图，其基本原理：
先将体系加热至熔融成一均匀液相，然后让 体系缓慢冷却，①体系内不发生相变，则温 度--时间曲线均匀改变；②体系内发生相变， 则温度--时间曲线上会出现转折点或水平段。 根据各样品的温度--时间曲线上的转折点或 水平段，就可绘制相图。
徐州师范大学化学化工学院物理化学教研室温度温度ababbacabllaslbsasbso时间a步冷曲线b二元组分凝聚系统相图0ab100b准备样品按比例样品置入电炉中加热加液体石蜡覆盖启动自动平衡记录仪有关开关观察升温情况及时停止加热温度到最高点搅拌观察降温情况及时停止实验取出样品放入新样品测试实验结束记录数据恢复原状0203816080100铅g1008061940200锡g1008061940200锡的百分含量水平段t转折点t100纯锡80619低共熔物40200纯铅锡的百分含量tkl单相区0pb619100sn600k505k454klpbslsnspbssnspbsn金属相图pbsn体系的熔点对照表
含锡20%、含锡40%、含锡80%三个样品，如果出 现转折点，则停止加热，利用电炉的余热使温度再 升高30~50 ℃。

预测材料的组织和性能
第一节 相图知识
二、相图与冷却曲线的关系：
成分一定，在冷却过程中，不同的相热容量不相同，如果 系统散热能力一样，温度随时间的变化(冷却)曲线上的斜率将 不同，曲线的转折点对应温度就是某些相开始出现或完全小时 的温度，利用这一特点，由实测的冷却曲线可以作出相图。
第二节
二元匀晶相图与固溶体的凝固
第五章 二元相图
相图知识
二元匀晶相图与固溶体的凝固
二元共晶相图
二元包晶相图 复杂二元相图的分析方法 铁碳平衡相图
第一节 相图知识
一、相与相图
相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的物质均匀 组成部分，称之为相。 相图：相图又称为状态图，它是表示体系的成分、外界环境和组 成相与相之间的平衡关系的几何图形。它是研究材料组织变 化规律的重要参考工具。外界环境主要是温度和压力，例如 物理学中已经介绍的纯水和纯铁的相图。
第二节 二元匀晶相图与固溶体的凝固
五、固溶体中溶质的分布
由于固溶体凝固中，析出固体的成分与液体不相同，并 且在凝固时达不到平衡，所以凝固后溶质的分布是不均匀的， 当然这种不均匀有时也可带来有利的利用。下面仅就几种特 例讨论。 如图所示相图的一部分，在温度t时，平衡 的液—固相成分的比，称为平衡分配系数。
第一节 相图知识
一、相与相图
二元相图：当存在两个组元时，成分也是变量，但一种组元的含 量为独立，另一组元则为余下部分。为在二维平面上表示， 通常只考虑在常压下，取两个变量温度和成分。横座标用线 段表示成分，纵座标表示温度。平面上以按这时平衡状态下 存在的相来分隔。(如图)
相图用途：
1. 由材料的成分和温度预知平衡相； 2. 材料的成分一定而温度发生变化 时其他平衡相变化的规律； 3. 估算平衡相的数量。

(ab)、 x1x(ao)的长度。
因此两相的相对重量百分比为：
QL
xx2 x1x2
ob ab
Q
x1x x1x2
ao ab
两相的重量比为：
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠 杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该 温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的 端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。
④ 过共晶合金结晶过程
与亚共晶合金相似，不同的是
一次相为 ，二次相为Ⅱ 室温组织为Ⅰ+(+)+Ⅱ。
⑶ 组织组成物在相图上的标注
组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。
Ⅰ和Ⅰ, Ⅱ和 Ⅱ,共晶体 (+)都是组
织组成物。 相与相之间的
差别主要在 结构和成分 上。
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
Fe-Fe3C相图
⑷ 三相区的确定：二 元相图中的水平线 是三相区，其三个 相由与该三相区点 接触的三个单相区 的相组成。
常见三相等温水平线上的反应
反应名称 图形特征 共晶反应 包晶反应 共析反应
反应式
说明
L⇄ +
恒温下由一个液相同时 结晶出两个成分结构不 同的新固相。
恒温下由一个液相包着
L + ⇄ 一个固相生成另一个新
铁碳合金相图
共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠 光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。
与共晶反应不同 的是，共析反应 的母相是固相， 而不是液相。
另外，由于固态 转变过冷度大， 因而共析组织比 共晶组织细。

实验三二组分金属相图一、实验目的1. 学习用热分析法测绘金属相图的方法和原理技术；2. 用热分析法测绘Sn-Pb二组分系统的金属相图；3. 掌握热电偶测温技术和平衡记录仪的使用。

二、实验原理相图表示相平衡系统组成、温度、压力之间关系。

对于不同的系统、根据所研究对象和要求的不同可以采用不同的实验方法测绘相图。

例如对于水-盐系统，常用测定不同温度下溶解度的方法。

对于合金，可以采用热分析方法。

本实验采用热分析方法测绘Sn-Pb二元金属相图。

二元金属相图A、B两纯金属组成的系统，被加热完全熔化后,如果两组分在液相能够以分子状态完全混合，称其为液相完全互溶, 把系统降温，当有固相析出时，因A、B物质不同会出现三种情况：(a)液相完全互溶，固相也完全互溶;(b)液相完全互溶，固相也完全互溶;(c)液相完全互溶，固相部分互溶。

本实验测绘的Sn-Pb二元金属相图属于液相完全互溶，固相部分互溶系统，其相图如图1所示。

图的横坐标表示Sn的质量分数，纵坐标为温度（℃），α相为Sn溶于Pb中所形成的固体溶液（固溶体），β相为Pb溶于Sn中所形成的固体溶液（固溶体）。

图中ACB线以上，系统只有一相（液相）；DCF线以下，α、β两相平衡共存；在ACD区域中，α相与液相两相平衡共存；在BCF区域，β相与液相两相平衡共存；ADP以左及BFQ以右的区域分别为α相和β相的单相区，C点为ACD与BCF两个相区的交点，α、β和液相三相平衡共存；在DCF 线上，α、β和液相三相平衡共存，该线称为三相线。

该图用热分析法测绘。

图 1 Sn-Pb相图图 2 Sn-Pb体系步冷曲线测绘相图就是要根据实验数据把图中分隔相区的线画出来。

热分析方法是测绘固-液相图最常用的方法之一。

该方法根据系统被加热或冷却的过程中，释放或吸收潜热，使系统升温或降温速率发生突变、系统温度－时间曲线上出现转折点这一现象，判断某组分的系统（样品）出现相变时的温度。

系统被冷却降温时温度－时间关系曲线称为步冷曲线，如图2所示。

wB RB wA wB RA RB
xA =
100%
xB =
100%
5.1.3. 相图的建立
5.1. 基本概念
5.1.3 相图的建立 可以从理论和实验两条途径获得相图 实验：测临界点 理论：热力学函数计算
测定临界点的方法：热分析、X射线、电阻法、 金相分析法、热膨胀、磁性方法等 原理：材料在到达临界点时，相关的性能或参数 有一个突变，通过测突变点来确定临界点。
第五章－I
二元相图
Binary Phase Diagram
T
米
水
基本概念－ 相律、成分表示方法、相图测定、杠杆定理
匀晶
形成化合物的相图 共晶型
二 元 相 图
典型的 二元相图
共晶 包晶
包晶型
具有固态相变 两相平衡转变
其它类型的 二元相图
相图的热力学基础－ G-X曲线、公切线法则、 G-x曲线推测相图、相图的几何规律 根据相图判断性能、实例分析, Fe-C相图
5.3.4 平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
5.3.4 平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
3. 亚共晶材料
液相中先生成 平衡反应后继续 冷却时析出bII 4. 过共晶材料 液相中先生成b 平衡反应后继续 冷却时析出II

L L L b bb

L L b L b bb
5.3.5 非平衡凝固过程及组织
5.3 共晶相图
b. 伪共晶区的形状和位置
对称型 非对称型
非对称的原因
两相的熔点不同
伪共晶区偏向于高熔点组元，这是因为此时共晶点偏 向于低熔点组元，共晶成分和低熔点相接近，低熔点 相容易先生成。
5.3.5 非平衡凝固过程及组织

二组分合金相图一、实验目的1．用热分析法(步冷曲线法)测绘Pb—Sn二组分金属相图。

2．了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。

3．掌握金属相图（步冷曲线）测定仪的基本原理及方法。

二、实验原理1、二组分固-液相图人们常用图形来表示体系的存在状态与组成、温度、压力等因素的关系。

以体系所含物质的组成为自变量，温度为应变量所得到的T-x图是常见的一种相图。

二组分相图已经得到广泛的研究和应用。

固-液相图多应用于冶金、化工等部门。

二组分体系的自由度与相的数目有以下关系：自由度= 组分数–相数+ 2 （1）由于一般的相变均在常压下进行，所以压力P一定，因此以上的关系式变为：自由度= 组分数–相数+ 1 （2）又因为一般物质其固、液两相的摩尔体积相差不大，所以固-液相图受外界压力的影响颇小。

这是它与气-液平衡体系的最大差别。

图1以邻-、对-硝基氯苯为例表示有最低共熔点相图的构成情况：高温区为均匀的液相，下面是三个两相共存区，至于两个互不相溶的固相A、B和液相L三相平衡共存现象则是固-液相图所特有的。

从式（2）可知，压力既已确定，在这三相共存的水平线上，自由度等于零。

3、较为简单的二组分金属相图主要有三种；（1）是液相完全互溶，凝固后，固相也能完全互溶成固熔体的系统，最典型的为Cu—Ni系统；（2）是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型是Bi—Cd系统；（3）是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb—Sn系统，本实验研究的系统就是这一种。

在低共熔温度下，Pb在固相Sn中最大溶解度为(质量百分数)。

2、热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。

热分析法是相图绘制工作中常用的一种实验方法。

按一定比例配成均匀的液相体系，让它缓慢冷却。

以体系温度对时间作图，则为步冷曲线。

曲线的转折点表征了某一温度下发生相变的信息。

由体系的组成和相变点的温度作为T-x图上的一个点，众多实验点的合理连接就成了相图上的一些相线，并构成若干相区。

1，二元合金相图的表示方法
例：二元合金相图的成分及温度表示方法
2.二元相图的建立
? 热分析法建立相图
1，选用高纯度的组元，配制一系列不同成分的合金
2，测出平衡条件下的冷却曲线，找出临界点
3，将各临界点标注在温度-成分坐标平面内
4，把相同意义的临界点连成线，标上已知条件，分析结果，写上数字、字母及各相、组织的名称
§4-1 二元合金相图的建立
? 什么是相图
? 二元合金相图的表示方法
? 二元合金相图的建立方法
? 杠杆定律
0，什么是相图？
? 相图：就是表示合金系中合金的状态与温度、成分关系的
图解，即用图解的方式表示合金系在平衡条件下，
不同温度和不同成分的合金所处的状态。
处理等重要的依据和有效工具
1，二元合金相图的表示方法
? 相图又称为状态图或平衡相图。
? 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。
? 合金的状态：成分、温度、压力相互影响。
? 通常有温度和成分两个因素决定
结构不同的两个固相
共晶组织（共晶体）：共晶转变的产物
（两个固相的混和物）
§4-3 二元共晶相图
? 当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称共晶相图。
? 包晶转变:合金冷却值某一温度，已结晶出的一定成分的固相和它周围尚未结晶的一定成分的液相发生反应生成另一种成分固相的转变过程。
? 主要内容
1，二元包晶相图的分析
2，典型合金的平衡结晶过程
3，包晶偏析

二组分金属相图二组分金属相图的背景和重要性二组分金属相图是研究金属合金系统中不同成分的相变行为和相组成的重要工具。

金属相图的研究对于金属材料的设计、合金的制备以及材料性能的调控具有重要意义。

通过分析金属相图，可以了解金属合金中的相变温度、相组成以及相稳定性等关键信息，为合金的开发和应用提供重要参考。

金属相图是通过对不同成分的金属合金进行实验研究得到的，通常以成分百分比为横坐标，温度为纵坐标。

在相图中，不同相的出现和消失可以通过相线来表示，相线上的点表示相变发生的温度和相组成。

金属相图可以提供一系列重要信息，如相区的稳定性、相变温度和相平衡的位置等，从而指导金属合金的制备和性能优化。

在工程领域，二组分金属相图的应用十分广泛。

例如，在材料设计中，通过控制金属合金的相变行为和相组成，可以调节合金的硬度、强度、韧性等力学性能，提高材料的耐热性、耐腐蚀性等化学性能。

此外，金属相图的研究还有助于了解金属合金的相变机制和相稳定性，从而为金属材料的加工和使用提供科学依据。

总之，二组分金属相图对于金属材料的研究和应用具有重要意义。

通过对金属相图的深入研究，我们可以了解金属合金的相行为和相平衡规律，为合金的制备和性能调控提供指导和参考。

二组分金属相图是研究两种金属元素在不同温度和成分下形成相组成关系的图表。

它记录了两种金属在不同比例和温度下所形成的相的类型、组成和相对稳定性。

相区域：相图中的相区域表示了两种金属元素以及它们的相互溶解度。

相区域通常用不同的颜色或符号来表示。

相线：相图中的相线表示了不同相之间的平衡关系，即在相线上表示的两个相处于平衡状态。

相线可以是固相线、液相线或气相线，取决于相图涉及到的温度范围。

相点：相图中的相点表示了相变点，即两种金属在特定温度和成分下发生相变的点。

相点可以是共晶点、共熔点、共析点等。

二组分金属相图的基本特征可以帮助我们了解金属间的相互作用和相变规律，对于金属合金的设计和工艺优化具有重要意义。

实验六二组分金属相图一、实验目的：1、学会用热分析法测绘镉—铋二元金属相图。

2、了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。

3、掌握热电偶的测温的基本方法。

二、基本原理：热分析法是根据样品在加热或冷却过程中，温度随时间的变化关系来判断被测样品是否发生相变化。

对于简单的低共熔二元系，当均匀冷却时，如无相变化其温度将连续均匀下降，得到一条平滑的曲线；如在冷却过程中发生了相变，由于放出相变热，使热损失有所抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。

通过测定一系列组成不同的样品温度随时间的变化曲线（步冷曲线），绘制出二组分金属相图。

图1 步冷曲线图2步冷曲线与相图三、实验装置图3 装置图1.调压器2.电子温度计3.热电偶4.细玻璃管5.试管6.试样7.电炉四、仪器及试剂：仪器：金属相图实验装置（EF-07）：温控仪1个、加热炉1个、冷却炉1个、热电偶2只试剂：100%Cd、100%Bi、90%Cd+10%Bi、75%Cd+25%Bi、50%Cd+50%Bi、60%Cd+40%Bi、45%Cd+55%Bi、25%Cd+75%Bi样品管。

为防止金属氧化，样品表面覆盖上石墨粉。

五、实验步骤1、在温度控制仪上先设置好加热炉温度（350℃），冷却炉温度（65℃）；2、将样品放入加热炉内，插入热电偶，打开加热开关，将温度加热到350℃。

3、将装有已经熔化的样品管并更换热电偶（冷），并从加热炉取出放入冷却炉内4、记录单位时间内温度。

每隔0.5分钟记一个数据。

5、将另一个样品管再放入加热炉，重复以上实验。

6、实验完成后，取出样品管，关闭电源，整理实验台。

六、数据处理1、以时间为横坐标，温度为纵坐标做时间-温度曲线，即步冷曲线；2、以二组分金属的组成（%）为横坐标，温度为纵坐标，作金属相图。

找出步冷曲线上的折点和平台所对应的温度和组成，在相图上找出二相点和三相点，连接各点作出二组分金属相图。

二组分金属相图实验报告引言相图是研究材料中不同组成和温度下的相变行为的重要工具。

本实验旨在通过实验方法确定二组分金属的相图，并分析其中的相变行为。

本文将详细介绍实验步骤和结果分析。

实验步骤1.准备实验样品：选择两种金属材料作为二组分金属，确保样品的纯度和尺寸一致。

2.预处理样品：将样品进行打磨和清洗，以去除表面的污垢和氧化物。

3.制备样品：根据所选金属的摩尔比例，按照一定量的金属材料进行混合。

4.烧结样品：将混合后的金属样品放入高温炉中进行烧结，以提高样品的致密度和稳定性。

5.测量温度：使用热电偶或红外测温仪测量样品的温度，记录下相变发生的温度。

6.观察样品：在不同温度下，观察样品的形态和颜色变化，记录下不同相变的特征。

7.绘制相图：根据实验结果，绘制出二组分金属相图。

实验结果根据实验步骤进行了一系列实验操作，最终得到了二组分金属的相图。

以下是实验结果的描述：1.样品形态观察：在低温下，样品呈现均匀的颗粒状结构；随着温度的升高，样品颗粒开始融化并形成液相；继续升温，液相逐渐变稀，最终完全蒸发。

2.相变温度测量：通过测量不同温度下的样品温度，确定了相变温度的范围。

在特定温度区间内，观察到样品的相变行为，例如固相到液相的转变。

3.绘制相图：根据实验结果，绘制出了二组分金属的相图。

相图中标注了不同相的温度范围和相变类型，有助于进一步理解材料的组成和结构。

结果分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1.样品的相变行为受温度影响较大，在一定温度范围内发生相变。

2.不同组成的金属样品可能具有不同的相变温度范围和相变类型。

3.相图的绘制可以帮助我们理解材料的相变行为，进一步研究其性质和应用。

结论本实验通过实验方法确定了二组分金属的相图，并分析了其中的相变行为。

实验结果表明，在特定温度范围内，不同金属组成的样品会发生相变，形成不同的相。

相图的绘制有助于进一步研究材料的性质和应用。

参考文献[参考文献1]：作者1, 标题1, 期刊名1, 年份1. [参考文献2]：作者2, 标题2,期刊名2, 年份2.。

一、实验目的1. 用热分析法(步冷曲线法)测绘Bi—Sn二组分金属相图。

2．了解固液相图的特点, 进一步学习和巩固相律等有关知识。

3. 掌握热电偶测量温度的基本原理。

二、实验原理热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。

它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时, 潜热的释出或吸收及热容的突变, 来得到金属或合金中相转变温度的方法。

在定压下将从高温逐渐冷却, 作温度对时间的变化曲线, 即为步冷曲线。

体系若有相变, 必定伴随着热效应, 即从步冷曲线中会出现转折点。

从不冷曲线有无转折点就知道有无相变。

测定一系列质量百分比含量不同的样品的步冷曲线图, 从步冷曲线图上找出各相应体系发生相变的温度, 就可以绘出被测体系的金属相图, 如图22所示。

现根据一组实验数据作出步冷曲线图, 如图22所示。

纯物质的步冷曲线（曲线1.4）, 以曲线1 为例。

当曲线1的温度不断冷却, 至544K时, 达到纯铋的凝固点, 铋开始转化为固体, 在低共熔混合物全部凝聚以前, 系统温度保持不变。

出现水平线段。

当溶液完全凝固后, 温度才迅速下降。

混合物的步冷曲线（曲线2、3）不同于纯物质, 当温度下降到拐点a 时出现一段曲线ao, 当温度下降到o点后, 温度维持不变, 然后才直线下降。

这是因为当温度下降到a点时, 开始有固体凝固出来, 液相成分不断变化故其平衡温度也随之不断变化, 直到达到低共熔点温度o时, 体系平衡, 温度保持不变, 直到液相完全凝固后, 温度才又迅速下降。

用步冷曲线绘制相图是以横坐标表示混合物的成分, 在对应的纵坐标上标出开始出相变的温度, 连接并作出其延长线相交于o点（o点为铋铬的最低共熔点）, 即可作出相图。

三、仪器及试剂仪器: SWKY数字控温仪1台, KWL-08可控升降温电炉1台, 硬质玻璃试管6只, 炉膛保护筒1个。

试剂：纯铋, 纯锡, 松香, 液体石蜡。

四、实验注意事项1、加热时, 将传感器至于炉膛内；冷却时, 将传感器放入玻璃试管中, 以防止温度过冲。

二元相图
忻州职业技术学院 机电工程系 葛寒
温故
1．合金：含有两种或两种以上金属元素，或金属元
素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。
2．合金系：给定组元后按不同比例配制的一系列成 分不同的合金。
3．组元：组成合金最基本的独立物质，可以是元素， 也可以是稳定的化合物。
4. 相：合金中具有同一化学成分且结构相同的均匀 部分称为相。
二、二元合金相图的建立
开始结晶温度t1 结晶终了温度t3
1.以铜镍合金为例，
用热分析法建立相
图。
2.按照Ni含量0%、30%、 50%、70%、100%配 制合金系。
3.用热分析法测量出 所配合金的冷却曲 线。
4.将所有冷却曲线绘制在同一个坐标系下。 5.将各临界点对应在温度-成分坐标系中，
把意义相同的临界点用平滑线条连接起来，
★相和组元的区别（相可以包含很多不同组元，但 一定要成分、结构相同且均匀）
知新
一、概念
合金相图：合金平衡图或合金状态图。平衡状态下
（缓冷，理想状态；两相平衡），合金的组成相 和温度、成分之间的图解。 相图作用 1.表明不同成分合金在不同温度下的相组成及相对 含量。 2.揭示合金在缓慢冷却或加热过程中的相变规律。 3.研究相图组织形成和变化规律是制定各种机械工 艺的理论依据。
构成Cu-Ni相图。
上临界点以上合金系处于液态，对应曲线称为液相线；下 临界点以下合金系处于固态，对应曲线称为固相线。
三、匀晶相图
1．匀晶相图：两组元在液态、 固态下都能%的合金I从
液态 缓慢冷却到室温组 织的变化。
LL+αα
剩余的液相沿着液相线变 化,析出的固相沿着固相 线变化。
杠杆的杆是某一温度

第二章二元合金相图纯金属在工业上有一定的应用，通常强度不高，难以满足许多机器零件和工程结构件对力学性能提出的各种要求；尤其是在特殊环境中服役的零件，有许多特殊的性能要求，例如要求耐热、耐蚀、导磁、低膨胀等，纯金属更无法胜任，因此工业生产中广泛应用的金属材料是合金。

合金的组织要比纯金属复杂，为了研究合金组织与性能之间的关系，就必须了解合金中各种组织的形成及变化规律。

合金相图正是研究这些规律的有效工具。

一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质叫做合金。

其中组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。

组元可以是金属、非金属元素或稳定化合物。

由两个组元组成的合金称为二元合金，例如工程上常用的铁碳合金、铜镍合金、铝铜合金等。

二元以上的合金称多元合金。

合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯金属高许多，这正是合金的应用比纯金属广泛得多的原因。

合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温度和成分之间的关系。

利用相图可以知道各种成分的合金在不同温度下有哪些相，各相的相对含量、成分以及温度变化时所可能发生的变化。

掌握相图的分析和使用方法，有助于了解合金的组织状态和预测合金的性能，也可按要求来研究新的合金。

在生产中，合金相图可作为制订铸造、锻造、焊接及热处理工艺的重要依据。

本章先介绍二元相图的一般知识，然后结合匀晶、共晶和包晶三种基本相图，讨论合金的凝固过程及得到的组织，使我们对合金的成分、组织与性能之间的关系有较系统的认识。

2.1 合金中的相及相图的建立在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分叫做相。

液态物质为液相，固态物质为固相。

相与相之间的转变称为相变。

在固态下，物质可以是单相的，也可以是由多相组成的。

由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成合金的组织。

组织是指用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌。

由不同组织构成的材料具有不同的性能。

⼆元组分⾦属相图
⼆元组分⾦属相图
⼀实验⽬的
1. 学会⽤热分析法测绘Sn—Bi⼆组分⾦属相图。

2. 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

3. 了解热电偶测量温度和进⾏热电偶校正的⽅法。

掌握⾃动平衡记录仪的使⽤⽅法。

⼆基本要求
（1）学会⽤热分析法测绘Sn-Bi⼆组分⾦属相图。

（2）了解热电偶测量温度和进⾏热电偶校正的⽅法。

三实验原理
测绘⾦属相图常⽤的实验⽅法是热分析法，原理是将⼀种⾦属或两种⾦属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔⼀定时间记录⼀次温度，表⽰温度与时间关系的曲线称步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中⽆相变时，温度将连续均匀下降得⼀平滑的步冷曲线；
当体系内发⽣相变则因体系产⽣的相变热与⾃然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或⽔平线段，转折点对应的温度，为该组成体系的相变温度。

利⽤步冷曲线所得到的⼀系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表⽰混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连起来，就可绘出相图。

⼆元简单低共熔体系的冷却曲线具有图5-1所⽰的形状。