晶體知識之包晶相圖

包晶相圖及其合金的凝固

1包晶相圖

以 Pt-Ag 合金為例，其相圖如圖所示。

兩組元液態(tài)時無限互溶，固態(tài)時有限互溶，并發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的二元系相圖中，已結(jié)晶的固相與剩余液相反應(yīng)形成另一固相的恒溫轉(zhuǎn)變。

點：

A：Pt 的熔點。

B：Ag 的熔點。

P：包晶點。具有 P 點成分的合金為包晶合金。

線：

ACB：液相線。

ADPB：固相線。

DE：Ag 溶于 Pt 的固溶度曲線

PF：Pt 溶于 Ag 的固溶度曲線

DPC：水平線，叫包晶線，在此線上的合金均發(fā)生包晶反應(yīng)：LC + αD =βP

區(qū)：

三個單相區(qū)：L、α、β

α：Ag 溶于 Pt 中的固溶體。

β：Pt 溶于 Ag 中的固溶體。

三個兩相區(qū)：L+α、L+β、α+β。

2

包晶合金的平衡凝固

包晶合金（合金 Ⅰ）

在開始進行包晶反應(yīng)時的兩相相對量可有杠桿法則求出：

wL =DP/DC×100% = 57.3%

wα =PC/DC×100% = 42.7%

包晶反應(yīng)結(jié)束后，液相和 α 相反應(yīng)正好全部轉(zhuǎn)變?yōu)?β 固溶體。

過包晶合金（合金 Ⅱ）

合金 Ⅱ緩冷至包晶轉(zhuǎn)變前的結(jié)晶過程與上述包晶成分合金相同，由于Ⅱ 中的合金液相的相對含量大于包晶轉(zhuǎn)變所需的相對量，故包晶轉(zhuǎn)變完成后，剩余液相在繼續(xù)冷卻的過程中，將按照均晶轉(zhuǎn)變方式繼續(xù)結(jié)晶出 β 相，其成分沿著 CB 液相線變化，而 β 相的成分沿著 PB 線變化，直至 t3 溫度全部凝固結(jié)束，相合金成分為元合金成分。室溫下該合金凝固的平衡組織為β + α Ⅱ ，該合金凝固過程示意圖如圖所示。

亞包晶合金（合金Ⅲ）

該合金在包晶反應(yīng)前與上述凝固過程相似，包晶轉(zhuǎn)變前合金中 α相的相對量大于包晶反應(yīng)所需的量，故在包晶反應(yīng)后，除了新形成的 β 相外，還有剩余的 α 相存在。

包晶溫度以下，α 相析出 βⅡ，β 相析出 α Ⅱ，故室溫下平衡組織為：α + β + αⅡ + β Ⅱ 。

復(fù)雜二元相圖分析方法

根據(jù)相圖判別合金的使用性能。

形成兩相混合物的合金，性能是兩組成相性能的平均值（性能與成分呈線性變化）。固溶體的性能隨合金成分呈曲線變化。

根據(jù)相圖判別合金的工藝性能。

共晶合金：熔點低，流動性好，易形成集中縮孔，合金致密，鑄造性能好。

固溶體合金：強度低，塑性好，變形均勻，壓力加工性能好。

審核編輯：湯梓紅