包晶相图 PPT
- 格式：ppt
- 大小：5.98 MB
- 文档页数：41
下载文档原格式
合集下载
匀晶、共晶、包晶
反 • 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。
应
T,C
要
点
L
L+
L+
183 c
d
e
+
Pb f
g Sn
L
X1合金结晶过程分析
T,C
T,C
1
L
2
L
L+
L
L+
L+
183 c
d
e
{
3
f4
Pb X1
+
g
Sn
+ Ⅱ
冷却曲线 t Ⅱ
X1L合金结晶特点
1.没有共晶反应过程，
T,C
而是经过匀晶反应形成
有一个三相共存的水平线dec。在该线上进行包晶反应。
包晶转变： Ld + c e
T,C
L+
c e
L
d L+
T,C
L
L+ L+
+
f
Pt
Ag%
铂-银合金包晶相图
+ Ⅱ
g
Ag
t
4、具有共析反应的相图
自某种均匀一致 的固相中同时析出 两种化学成分和晶 格结构完全不同的 新固相的转变过程 称为共析反应。
相图（平衡图、状态图）
平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。
简化的Fe - Fe3C 相图
A T°
匀晶相图 L+A
共晶相图
L
D
E
912℃ A
G 共析相图
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )
第三章 二元合金的相结构与结晶(包晶相图)4(16)-10-2剖析
α
包晶偏析：因包晶转变 不能充分进行而导致的 成分不均匀现象。
四、包晶转变的实际应用
包晶转变特点：
包晶转变的形成相依附在初生相上形成； 包晶转变的不完全性。（不彻底性）
组织设计：如轴承合金需要的软基体上分布硬质点的组织。 首先形成硬质点，包晶反应形成软固溶体包于其外层
晶粒细化。 包晶反应生成细小化合物，异质形核。
包晶反应的推广
包晶反应（Peritectic） L + 包析反应（Peritectoid） + 合晶反应（Syntectic） L1 + L2
第三章 二元合金的相结构与结晶
§3-1 合金中的相 §3-2 合金的相结构 §3-3 二元合金相图的建立 §3-4 匀晶相图及固溶体的结晶 §3-5 共晶相图及其合金的结晶 §3-6 包晶相图及其合金的结晶 §3-7 其它类型的合金相图 §3-8 二元相图的分析及使用
§3-6 包晶相图及其合金的结晶
室温组织组成：β+αⅡ
室温相组成： α+β
三、不平衡结晶及其组织
原因 新生β相依附于α相生核长大， β相将α相包围
液体和α相反应形成β相，须 通过β相层进行扩散
原子在固体中的扩散低于液体， 包晶转变缓慢
冷却速度快．包晶转变被抑制 不能完全进行
剩余的液体在低于包晶转变温 度直接转变为β
保留下来的α，以及形成的β 相成分都不均匀。
(2) 线：
液相线： ACB，固相线:APDB。 固溶线：PE、DF线分别为中的固溶线（溶解度曲线）。
包晶线：水平线PDC
一、相图分析
(3)相区：
三个单相区： L、、； 三个两相区：L+、L+、+； 一个三相区：即水平线PDC； L + + 。
包晶反应及其结晶过程
指出下列相图中的错误之处
指出下列相图中的错误之处
复杂相图分析
稳定中间相可把相图分成几个部分 根据标注的单相区，根据相接触原则填写 空白相区 利用典型成分分析合金的结晶过程和组织 转变，并利用杠杆定律分析各相相对量
复杂相图举例
复 杂 相 图 举 例
七个单相区：、、 、、、、
包晶反应及其结晶过程
包晶相图：发生包晶 反应的相图 三种类型的包晶相图 包晶反应:在一定温度 下，由一固定成分的 液相和一固定成分的 固相作用，生成另一 个成分固定的固相的 反应。
d Lb p
包晶系合金的结晶过 程
二元包晶相图
二元包晶相图
点:A,B,C,D,P,E,F
线:液相线、固相线、 包晶线、溶解度曲线
判 断 合 金 的 工 艺 性 能
根据相图判断合金的工艺性能 铸造性能：结晶的温度间隔和成分间隔越大，流动性 越差；铸造合金一般选用近共晶成分的合金 压力加工性能：单相固溶体的塑性好
二元相图的一些几何规律
二元相图的一些几何规律Fra bibliotek
相区接触法则：两个单相区之间，必有一个由这两个相所 组成的两相区，两个单相区不能以一条线分开；两个两相 区以单相区或三相区（水平线）隔开。 二元相图中的三相平衡区必定是一条等温水平线，一般发 生恒温反应（自由度为零）。在这条水平线上，存在三个 表示各平衡相的成分点（即单相区与水平线的接触点）， 其中两点位于水平线的两端。每条水平线上、下方必和三 个两相区连接 根据上述规律和热力学基本原理可以绘制一些二元相图或 判别二元相图的正确性
相区：L、L+、L+、 、
、 +
包晶点成分的结晶过程
第四-五节--二元共晶包晶相图剖析
1
2
α
β
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
伪共晶区具有不同的形状（对称或偏移）（下图）。
4 共晶系合金的非平衡凝固和组织 （1）伪共晶
伪共晶区的形状与共晶两相的结晶速度有关。 二相结晶速度接近，同时结晶形成伪共晶组织，伪共晶区具有对称形态； 二相结晶速度相差较大，则结晶较快的相成为先共晶的初生相，使伪共晶区向结晶速度慢的一侧偏移。 二相结晶速度取决于二相成分与液相成分的差异。与液相成分接近的相具有较大的结晶速度，易形成先共晶的初生相。在共晶两相中，低熔点相易先结晶。
2 平衡凝固过程及组织 包晶反应时原子迁移示意图
2 平衡凝固过程及组织 （2）成分在d-p之间合金的结晶 室温组织：α＋β＋αⅡ＋βⅡ。
2
包晶转变前： α相含量: Wα =2b/db > pb/db
3 共晶组织及其形成机理 （2）粗糙－平滑界面： 金属-非金属型 具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （2）平滑－平滑界面： 非金属-非金属型 一般认为具有不规则或复杂组织形态.
3 共晶组织及其形成机理 （4）初生晶的形态： 金属固溶体：粗糙界面－树枝状； 非金属相：平滑界面－规则多面体。
第五节 二元包晶相图
包晶转变：由已结晶出来的一定成分的固相和剩余液相 （确定成分）反应生成另一个一定成分固相的转变。 包晶相图：具有包晶转变特征的相图。 特 点：液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶， 且发生包晶反应。 包晶组织：包晶转变产物。
M
2
E
剩余液相:WL=M2/ME =(30-19)/(61.9-19)=25.7%
1
（3）亚共晶合金(Wsn=0.3）室温组织α初＋ βⅡ+(α＋β)共晶
8.7包晶相图
三元相图
❖ 具有三相平衡的三元共晶相图 ❖ 具有三相平衡的三元包晶相图 ❖ 具有四相平衡的三元包共晶相图 ❖ 具有四相平衡的三元包晶相图 ❖ 三元相图举例
三相平衡的三元相图
❖ 由相律可知三元合金在三相平衡时，其自由度为1，所以温 度和三个平衡相的成分只有一个可以独立改变，即在温度一 定时三个平衡相的成分是一定的，温度改变时三个平衡相的 成分也随之改变，当一个相的成分被确定后，则温度和另外 两个相的成分就随之而定了。
可见合金应发生四相平衡包晶转变
在发生这一转变的前后，应发生 共晶转变
及
包晶转变
O点位于初晶的 液相面内，其初生相应为 。
综上所述，合金O的平衡凝固过程为：
由于O点位于L、 单变量线之间 转变结束后，L、 两相平衡
然后发生
转变
合金凝固后的组织应为单一的 相。
但因O点位于三角形a1b1c1内，所以在进行
包晶转变的L、 单变量线之间
,
,
初晶 的液相面内，同时还位于三角形
,
a1b1c1内，由此可以推断，此合金的凝
固顺序应为：
室温组织为初晶 ＋次生 ＋次生 。
总结：如何区分四相平衡的类型
1.四相平衡共晶转变平面
（1）四相平衡共晶转变的反应式为：L→α+β+γ。 （2）在立体图中四相平衡平面，其上面与三个三相平衡棱 柱衔接，下面与一个三相平衡棱柱衔接。图中带箭头的线分 别为平衡相的单变量线，也就是三棱柱的棱边。
而成分位于 bpc中的合金在
L r 反应后， 进入 L r 三相区
而成为位于ap线上的三元合金在凝固时 不发生三相平衡包晶转变。
(L , L r)
在匀晶转变 L 后
在Tp温度发生四相平衡包共晶转变
❖ 具有三相平衡的三元共晶相图 ❖ 具有三相平衡的三元包晶相图 ❖ 具有四相平衡的三元包共晶相图 ❖ 具有四相平衡的三元包晶相图 ❖ 三元相图举例
三相平衡的三元相图
❖ 由相律可知三元合金在三相平衡时，其自由度为1，所以温 度和三个平衡相的成分只有一个可以独立改变，即在温度一 定时三个平衡相的成分是一定的，温度改变时三个平衡相的 成分也随之改变，当一个相的成分被确定后，则温度和另外 两个相的成分就随之而定了。
可见合金应发生四相平衡包晶转变
在发生这一转变的前后，应发生 共晶转变
及
包晶转变
O点位于初晶的 液相面内，其初生相应为 。
综上所述，合金O的平衡凝固过程为：
由于O点位于L、 单变量线之间 转变结束后，L、 两相平衡
然后发生
转变
合金凝固后的组织应为单一的 相。
但因O点位于三角形a1b1c1内，所以在进行
包晶转变的L、 单变量线之间
,
,
初晶 的液相面内，同时还位于三角形
,
a1b1c1内，由此可以推断，此合金的凝
固顺序应为：
室温组织为初晶 ＋次生 ＋次生 。
总结：如何区分四相平衡的类型
1.四相平衡共晶转变平面
（1）四相平衡共晶转变的反应式为：L→α+β+γ。 （2）在立体图中四相平衡平面，其上面与三个三相平衡棱 柱衔接，下面与一个三相平衡棱柱衔接。图中带箭头的线分 别为平衡相的单变量线，也就是三棱柱的棱边。
而成分位于 bpc中的合金在
L r 反应后， 进入 L r 三相区
而成为位于ap线上的三元合金在凝固时 不发生三相平衡包晶转变。
(L , L r)
在匀晶转变 L 后
在Tp温度发生四相平衡包共晶转变
共晶、包晶、共析
量为50%。
根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图， 组元A的熔点为1000℃，组元B的熔点为 700℃，ωB=25%的合金在500℃结晶完毕， 并由73.33%的先共晶α相与26.67%的（α+ β） 共晶体组成； ωB=50%的合金在500℃结晶 完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的 （α+ β）共晶体组成，而此合金中的α相总
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
形态不同，分属不同的组织组成物。 将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与
显微镜下观察到的组织一致。
Pb-Sn亚共晶组织
组织组成物在相图上的标注
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。
以Pt-Ag相图为例简要分析
⑴ 相图分析
由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
H
由 析出的二次 用Ⅱ 表示。 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
F 4 100% FG
由于二次
相析出温
度较低，
室温下两相的相对重量百分比是多少？
E' G
FE'
Q
FG
,
Q
FG
Pb-Sn共晶合金组织
根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图， 组元A的熔点为1000℃，组元B的熔点为 700℃，ωB=25%的合金在500℃结晶完毕， 并由73.33%的先共晶α相与26.67%的（α+ β） 共晶体组成； ωB=50%的合金在500℃结晶 完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的 （α+ β）共晶体组成，而此合金中的α相总
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
形态不同，分属不同的组织组成物。 将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与
显微镜下观察到的组织一致。
Pb-Sn亚共晶组织
组织组成物在相图上的标注
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。
以Pt-Ag相图为例简要分析
⑴ 相图分析
由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
H
由 析出的二次 用Ⅱ 表示。 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
F 4 100% FG
由于二次
相析出温
度较低，
室温下两相的相对重量百分比是多少？
E' G
FE'
Q
FG
,
Q
FG
Pb-Sn共晶合金组织
相图与晶体生长PPT课件
（1）包晶反应体系配料成分的选择 ——应避开包晶点
配料成份选择在包晶反应温度与另一等温线之间的液 相线所相应的成分。
例如：在 SrNb2O6 －
NaNbO3 二 元 系 中 ，
生 长 Sr2NaNb5O15 单 晶体，其配料成分应
选择在含 55 － 67Mol
％ SrNb2O6 ，在 1415 －1453℃之间进行生 长。
讨论：
a. 溶质（B）使体系熔点降低： K0＜l 如 ： Nd3+ : YGA体系； b. 溶质（B）使体系熔点升高：K0＞1， 如红宝石：Cr3+:Al2O3体系; c. 对于同成份点， K0＝1。
晶体生长是动态过程，应该采用有效分凝系数Ke：
K0 Ke K 0 1 K 0 exp / D
当这些成分的液体冷却时，在熔点温度凝固成同液体成分 一样的固体，这就可以如同生长单质那样进行晶体生长。
（2）若偏离同成分点生长，温度波动将引起晶体成份的不 均匀性——影响物理性能 例如：铌酸锂与铌酸锶钡晶体的光学性能就是随着同成份点 准确测定而提高的。 LiNbO3 用 Raman 光谱 的方法准确测定其同成份 点含 Li2O 为 48.6mol ％，在 此配料所生长的晶体，其 光学均匀性比用理想配料 成 分 （ 50mol ％ Li2O ） 所 生长的晶体的光学均匀性 提高两个数量级
573℃ 1723℃
四方
1470℃
正交
867℃
－SiO2（立方）
－SiO2（三方，常用结构）
∴要生长 －SiO2，一般是在573℃以下，加NaCO3——水热法生长
再如: LiIO3，T<Tm=430℃, 有四个相：，，，， 欲生长低温的— LiIO3，水溶液法生长（蒸发法，起始温度50℃） 液HgI2
共晶相图及包晶相图-PPT
几种伪共晶区的形式
（3）离异共晶
① 离异共晶：由于非平衡 共晶体数量较少，通常共晶 体中α相依附于初生α相生 长，将共晶体中另一相β推 到最后凝固的晶界处从而使 共晶体两组成相间的组织特 征消失，这种两相分离的共 晶体称为离异共晶。
② 形成原因：不平衡条 件下，成分位于共晶线上两 端点附近。
平衡条件下，成分位于共 晶线上两端点附近。
• α、β相对量都可通过杠杆法则求出： Wα= (1.0-0.1)/(1.0-0.02)=91.8% Wβ= (0.1-0.02)/(1.0-0.02)=8.2%
含10%Sn量合金的平衡结晶的显微组织 500×
大家有疑问的，可以询问和交流 可以互相讨论下，但要小声点
(2) 共晶合金的平衡结晶
• (α该+β合)。金两发个生相共的晶相反对应量：：LE→αMα=MEN+/βMN,N恒β温N=进M行E，/M形N成共晶体
• 冷却曲线： • 结晶和组织转变过程：L→L+(α+β)→ (α +β)共
共晶反应＋脱溶转变
• 室温组织：(α+β)共 。 • 出组。织特征:片层交替分布，共晶(α+β)共中α、β相对量都可通过杠杆法则求
共晶反应完了时：Wα= EN/MN Wβ=ME/MN 室温时：Wα= (1.0-0.619)/(1.0-0.02)
匀晶反应＋包晶反应＋脱溶转变 • 室温组织：αⅡ+β, αⅡ、β的相对量可通过杠杆法则求出 。
开始包晶反应时: Wα=DC/PC＝57.2％ WL=PD/PC＝42.8％
室温时:WαⅡ=FD/EF Wβ=ED/EF
② 包晶点以右合金的平衡凝固 • 冷却曲线： • 结 晶 和 组 织 转 变 过 程 ： L→L+α→L+α+β
第四章 二元包晶相图
+ L
L+ L+
三个两相区：L+、L+、+ ；
一个三相区：即水平线PDC 。
LC P D
1186C
1、相图分析
(3) 点：A、B分别为Pt、Ag的熔点。 P、D分别为Ag在Pt中和Pt 在Ag 中的最大溶解度点 E、F分别为室温下Ag在Pt中和Pt 在Ag中的溶解度点
L
L+
2
当温度降低到1186℃时，发生包晶反 应前相的相对量计算（L和α） ：
+
L+
3、合金的结晶过程——b
⑵ Ⅱ合金（Ag含量在10.5%-42.4%）
2点以下： → Ⅱ
→ Ⅱ
Ⅱ
1
ⅠⅢ
L
L+
2
L+
室温组织：αⅠ+βII +β+αII
+
3、合金的结晶过程——c
+
3、合金的结晶过程——c
(3) Ⅲ合金（Ag含量在42.4%- 66.3% ） 2-3：剩余L →
Ⅰ
3-4： 3点以下： → Ⅱ
Ⅱ L+ ⅠⅢ
1 2 3
L
4
L+
室温组织：β+αII
+
(3) Ⅲ合金（Ag含量在42.4%- 66.3% ）
1点以上：L 1-2之间：L+ Ⅰ 2点： LC +αP ⇄βD
Ⅱ
L+
反应后L 剩余， 完全消耗掉
ⅠⅢ
1 2 3
L
当温度降低到1186℃时，发生包晶反 应前相的相对量计算（L和α） ：
L+ L+
三个两相区：L+、L+、+ ；
一个三相区：即水平线PDC 。
LC P D
1186C
1、相图分析
(3) 点：A、B分别为Pt、Ag的熔点。 P、D分别为Ag在Pt中和Pt 在Ag 中的最大溶解度点 E、F分别为室温下Ag在Pt中和Pt 在Ag中的溶解度点
L
L+
2
当温度降低到1186℃时，发生包晶反 应前相的相对量计算（L和α） ：
+
L+
3、合金的结晶过程——b
⑵ Ⅱ合金（Ag含量在10.5%-42.4%）
2点以下： → Ⅱ
→ Ⅱ
Ⅱ
1
ⅠⅢ
L
L+
2
L+
室温组织：αⅠ+βII +β+αII
+
3、合金的结晶过程——c
+
3、合金的结晶过程——c
(3) Ⅲ合金（Ag含量在42.4%- 66.3% ） 2-3：剩余L →
Ⅰ
3-4： 3点以下： → Ⅱ
Ⅱ L+ ⅠⅢ
1 2 3
L
4
L+
室温组织：β+αII
+
(3) Ⅲ合金（Ag含量在42.4%- 66.3% ）
1点以上：L 1-2之间：L+ Ⅰ 2点： LC +αP ⇄βD
Ⅱ
L+
反应后L 剩余， 完全消耗掉
ⅠⅢ
1 2 3
L
当温度降低到1186℃时，发生包晶反 应前相的相对量计算（L和α） ：
8.7包晶相图
A
c2
TB E1 E2TA 是 L 的开始面 TB a1a2TA 是 L 的终止面
Tc E1 E 2 是 L 的开始面
Tc b1b2 是 L 的终止面
中间面：有两个
a1
E1
E2
b1
a1E1E2a2是三相平衡共晶转 变开始面，当合金与该面 相交时开始发生 L
垂直截面图
由垂直截面图可以看出，四相平衡
面为一水平直线，在它以上有两个
三相区，L r 和 L
在四相平衡面下有两个三相区
，
r 和 L r
即为两上两下。
具有四相平衡的三元包晶相图
具有四相平衡包晶转变的三元 相图一般是由一对组元形成二 元共晶系，两对组元形成二元 包晶系，并且三相平衡共晶转
。
Q点位于三角形a'b'Pr'外，
共晶转变的L、a 单变量线之间
初晶 a 的液相面内，同时还位
于三角形a1b1c1内，由此可以
,
推断，此合金的凝固顺序应为:
室温组织为初晶 ＋共晶
＋次生
。
R点位于三角形a'b'Pr'外，
包晶转变的L、 单变量线之间
, ,
初晶 的液相面内，同时还位于三角形 a1b1c1内，由此可以推断，此合金的凝 固顺序应为：
a1
E1
E2
b1
转变的终止面，当合金与 该面相交时 L
b2
d2
B
c1
a2
d1 相的直纹面（即由各温度 C
因为它是由 和 相的单
液相消失。它也是 和
时 和 的连接线所组成） 变量线所构成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
L1 L2 557c
22
（4）共析转变相图
由一个一定成分 的固相，在恒温 下同时转变成另 外两个一定成分 的固相的过程， 称为共析转变。
Ti 590o C (Ti)
Fe-Ti相图 23
（5）包析转变相图
由两个一定成分 的固相，在恒温 下转变成另一个 一定成分的固相 的过程，称为包 析转变。
Ⅵ.共析转变
Ⅶ.共析转变
35
Ⅷ.包析转变
Ⅸ.包析转变
Ⅹ.熔晶转变
L
Ⅺ. 共晶转变
L
36
应用相图要注意的问题 相图只能给出合金在平衡条件下存在的相和相
对量，并不表示相的形状、大小和分布，而这 些主要取决于相的特性及形成条件。 相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件 下，合金很少能达到平衡状态。
根据相区接触法则，区别各相区。 找出恒温转变的水平线，根据水平线周围相邻的相区
情况确定恒温转变的类型。这是分析相图的关键。 利用相图分析典型合金结晶过程及组织。
33
I. 包晶转变
L
Ⅱ.包晶转变
L
Ⅲ.包晶转变
L
34
Ⅳ.共析转变
Ⅴ.共析转变
包晶反应时原子迁移示意图
17
由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散 都必须通过β相进行，而原子在固相中的扩散速度 很慢，因此包晶转变的速度也相当慢，所以在实 际生产条件下，由于冷却速度较快，原子不能进 行充分扩散，因此包晶转变也不能充分进行。
18
3.7 其他类型的二元相图
1.其他类型的恒温转变相图 (1).偏晶相图
CED---偏晶线，E—偏晶点
偏晶反应：L1E
αC+L2D
20
（2）熔晶转变相图
熔晶转变相图 熔晶转变是一个固 相转变为另一个固 相和一个液相的恒 温转变。
13810C L
Fe-B相图 21
（3）合晶转变相图 由两个一定成分的液相L1和L2，在恒温下转变为一 个一定成分的固相的过程，称为合晶转变。
两组元在液态无限溶解， 在固态有限固溶，并且 发生包晶反应的相图， 称为包晶相图。
L
4
(1) 相图分析
Pt-Ag相图 5
点 A点、B点、C点 D点、P点、E点\F
线 ACB线为液相线 APDB线为固相线 CDP线是包晶转变线,PE线为Ag在Pt中的固溶 度曲线 DF线为Pt在Ag中的固溶度曲线
25
Mg-Si相图
26
27
（3）组元间形成不稳定化合物的相图 不稳定化合物是指两组元形成的没有明显熔点，
并在一定温度就发生分解的化合物。
28
二元系各类恒温转变图型
29
30
31
3.8 二元相图的分析和使用
32
复杂二元相图的分析步骤
对于一个复杂的二元相图，首先看是否有稳定的化合 物，如果有则以稳定化合物为界把相图划分成几个简 单相图再进行下一步分析。
Fe2B 910o C
Fe-B相图
24
2 .组元间形成稳定化合物的相图 稳定化合物是指两组元形成的具有一定熔点，并
在熔点以下保持固有结构不发生分解的化合物。 Mg-Si相图就是具有稳定化合物的相图，当含Si
36.6%时，Mg-Si形成稳定化合物Mg2Si，其熔点 为1087℃。
19
偏晶相图
组元的原子体积或熔点差别较大的合金体系中， 合金系在接近结晶温度时，液相不完全互溶，甚至 互不溶解。在形成有限液溶体的合金体系中，结晶 时常常出现偏晶反应。 虚线EOD是液相溶解度曲线，
在此曲线以上液相是均一的，在 此曲线以下液相分解成两个液溶 体L1和L2。L1的成分沿OE线变化， L2的成分沿OD线变化。
11
L 匀晶 L多 包晶 L多 匀晶 脱溶 II
12
Hale Waihona Puke 13 10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
14
L 匀晶 L多 包晶 多 脱溶 II II
15
16
（4）具有包晶转变的合金的不平衡凝固
39
思考题
2.实际生产中包晶转变难以进行完全的原因是： A 实际生产时金属的冷却速度大； B 包晶转变受固态中原子扩散速度慢的影响； C 包晶转变是恒温转变，实际生产时不能提供恒温条件。
答案：AB 这两条都是在实际生产中包晶转变不能充分进行的原因 。
40
41
由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变。
1
共晶系合金一般以共晶点为界进行分类，可以分为：
Sn<19.2%和Sn>97.5% 的合金可以看作是匀晶合金
共晶合金 亚共晶合金 过共晶合金
2
3
3.6 包晶相图
由一个液相与一个固相 在恒温下生成另一个固 相的转变称为包晶晶转 变。
37
本节要点
概念：包晶转变、共析转变、偏晶转变、 熔晶转变、合晶转变、包析转变
包晶合晶的凝固过程 复杂二元相图的分析
下节内容：包晶相图
38
思考题
1. 和二元共晶转变一样，二元包晶转变也是恒温转 变。 A是 B否
答案：A 二元系的包晶转变是恒温转变。这可以通过相律计算， 此时系统的自由度为0
6
相区 单相区 两相区 三相线
Pt-Ag相图
7
（2）Pt-Ag合金的平衡凝固 含42.4%Ag的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
8
L 匀晶转变 L多 包晶转变 脱溶转变 II
9
10
42.4%<Ag<66.8%的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
22
（4）共析转变相图
由一个一定成分 的固相，在恒温 下同时转变成另 外两个一定成分 的固相的过程， 称为共析转变。
Ti 590o C (Ti)
Fe-Ti相图 23
（5）包析转变相图
由两个一定成分 的固相，在恒温 下转变成另一个 一定成分的固相 的过程，称为包 析转变。
Ⅵ.共析转变
Ⅶ.共析转变
35
Ⅷ.包析转变
Ⅸ.包析转变
Ⅹ.熔晶转变
L
Ⅺ. 共晶转变
L
36
应用相图要注意的问题 相图只能给出合金在平衡条件下存在的相和相
对量，并不表示相的形状、大小和分布，而这 些主要取决于相的特性及形成条件。 相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件 下，合金很少能达到平衡状态。
根据相区接触法则，区别各相区。 找出恒温转变的水平线，根据水平线周围相邻的相区
情况确定恒温转变的类型。这是分析相图的关键。 利用相图分析典型合金结晶过程及组织。
33
I. 包晶转变
L
Ⅱ.包晶转变
L
Ⅲ.包晶转变
L
34
Ⅳ.共析转变
Ⅴ.共析转变
包晶反应时原子迁移示意图
17
由于包晶转变时，L和α相中的A、B组元的扩散 都必须通过β相进行，而原子在固相中的扩散速度 很慢，因此包晶转变的速度也相当慢，所以在实 际生产条件下，由于冷却速度较快，原子不能进 行充分扩散，因此包晶转变也不能充分进行。
18
3.7 其他类型的二元相图
1.其他类型的恒温转变相图 (1).偏晶相图
CED---偏晶线，E—偏晶点
偏晶反应：L1E
αC+L2D
20
（2）熔晶转变相图
熔晶转变相图 熔晶转变是一个固 相转变为另一个固 相和一个液相的恒 温转变。
13810C L
Fe-B相图 21
（3）合晶转变相图 由两个一定成分的液相L1和L2，在恒温下转变为一 个一定成分的固相的过程，称为合晶转变。
两组元在液态无限溶解， 在固态有限固溶，并且 发生包晶反应的相图， 称为包晶相图。
L
4
(1) 相图分析
Pt-Ag相图 5
点 A点、B点、C点 D点、P点、E点\F
线 ACB线为液相线 APDB线为固相线 CDP线是包晶转变线,PE线为Ag在Pt中的固溶 度曲线 DF线为Pt在Ag中的固溶度曲线
25
Mg-Si相图
26
27
（3）组元间形成不稳定化合物的相图 不稳定化合物是指两组元形成的没有明显熔点，
并在一定温度就发生分解的化合物。
28
二元系各类恒温转变图型
29
30
31
3.8 二元相图的分析和使用
32
复杂二元相图的分析步骤
对于一个复杂的二元相图，首先看是否有稳定的化合 物，如果有则以稳定化合物为界把相图划分成几个简 单相图再进行下一步分析。
Fe2B 910o C
Fe-B相图
24
2 .组元间形成稳定化合物的相图 稳定化合物是指两组元形成的具有一定熔点，并
在熔点以下保持固有结构不发生分解的化合物。 Mg-Si相图就是具有稳定化合物的相图，当含Si
36.6%时，Mg-Si形成稳定化合物Mg2Si，其熔点 为1087℃。
19
偏晶相图
组元的原子体积或熔点差别较大的合金体系中， 合金系在接近结晶温度时，液相不完全互溶，甚至 互不溶解。在形成有限液溶体的合金体系中，结晶 时常常出现偏晶反应。 虚线EOD是液相溶解度曲线，
在此曲线以上液相是均一的，在 此曲线以下液相分解成两个液溶 体L1和L2。L1的成分沿OE线变化， L2的成分沿OD线变化。
11
L 匀晶 L多 包晶 L多 匀晶 脱溶 II
12
Hale Waihona Puke 13 10.5%<Ag<42.4%的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
14
L 匀晶 L多 包晶 多 脱溶 II II
15
16
（4）具有包晶转变的合金的不平衡凝固
39
思考题
2.实际生产中包晶转变难以进行完全的原因是： A 实际生产时金属的冷却速度大； B 包晶转变受固态中原子扩散速度慢的影响； C 包晶转变是恒温转变，实际生产时不能提供恒温条件。
答案：AB 这两条都是在实际生产中包晶转变不能充分进行的原因 。
40
41
由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变。
1
共晶系合金一般以共晶点为界进行分类，可以分为：
Sn<19.2%和Sn>97.5% 的合金可以看作是匀晶合金
共晶合金 亚共晶合金 过共晶合金
2
3
3.6 包晶相图
由一个液相与一个固相 在恒温下生成另一个固 相的转变称为包晶晶转 变。
37
本节要点
概念：包晶转变、共析转变、偏晶转变、 熔晶转变、合晶转变、包析转变
包晶合晶的凝固过程 复杂二元相图的分析
下节内容：包晶相图
38
思考题
1. 和二元共晶转变一样，二元包晶转变也是恒温转 变。 A是 B否
答案：A 二元系的包晶转变是恒温转变。这可以通过相律计算， 此时系统的自由度为0
6
相区 单相区 两相区 三相线
Pt-Ag相图
7
（2）Pt-Ag合金的平衡凝固 含42.4%Ag的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图
8
L 匀晶转变 L多 包晶转变 脱溶转变 II
9
10
42.4%<Ag<66.8%的Pt-Ag合金
Pt-Ag相图