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第8章 相平衡與相圖 |
| 8.3 二元系相圖(4) 2）共晶合金的平衡凝固  下面討論各種典型成分合金的平衡凝固及其顯微組織。 （1）成分在C點以左的合金（合金I） 由圖8-9可以看出，合金Ⅰ緩慢冷卻到1點時，開始從液相結(jié)晶出以A為基體的α固溶體。隨著溫度的降低，α固溶體的數(shù)量不斷增多而液相L的數(shù)量不斷減少，液相L的成分沿著液相線TAE變化，而α固溶體的成分沿著固相線TAC變化。當冷卻到2點時，結(jié)晶完畢，合金全部凝固成單相α固溶體，其成分與原液態(tài)合金的成分相同。這一過程與勻晶系統(tǒng)合金的平衡凝固過程完全相同。  繼續(xù)冷卻時。在2～3點溫度范圍內(nèi)，α固溶體不發(fā)生變化。當溫度下降到3點以下時，B在α固溶體中呈過飽和狀態(tài)，因此，多余的B就以β固溶體的形式從α固溶體中析出。隨著溫度的降低，α固溶體對B的固溶度逐漸減少，所以這一析出過程將不斷進行，α和β兩相的成分分別沿著固溶線CF和DG變化。冷卻至室溫時，成分為F的α相與成分為G的β相維持平衡。從一種固溶體中析出另一種固溶體的過程稱為脫溶。也即過飽和固溶體的分解，又稱二次結(jié)晶。二次結(jié)晶析出的相又稱為次生相或二次相，次生的β固溶體以βⅡ表示，以區(qū)別于從液相直接結(jié)晶出來的β固溶體。βⅡ優(yōu)先沿著α相晶界析出，其次是從晶粒內(nèi)的缺陷部位析出。由于固態(tài)下原子擴散能力有限，所以析出的次生相不易長大，一般都比較細小。合金Ⅰ冷卻到室溫后形成以α相為基體的α+βⅡ兩相組織。其冷卻曲線及結(jié)晶過程如圖8-10所示，成分位于CF之間的所有合金平衡結(jié)晶過程均與上述合金相似，其顯微組織也是由α+βⅡ兩相所組成，只是兩個相的相對含量不同。合金成分越靠近F點，βⅡ的數(shù)量也越少。含B量小于F的合金，將無βⅡ析出。 室溫下，合金Ⅰ的α相和βⅡ的含量可用杠桿定律求出，即 （8-6） （2）共晶合金（合金Ⅱ） 合金Ⅱ是共晶合金。該合金自液態(tài)緩慢冷至tE溫度時，液相LE同時為A和B元素所飽和，所以從液相中同時結(jié)晶出α和β兩種固溶體，即發(fā)生共晶反應(yīng)： （8-7） 這個轉(zhuǎn)變一直在共晶溫度下進行，直到液相LE全部凝固完畢為止。在共晶溫度得到的是由 和 兩個相組成的混合物，亦即共晶組織。它們的相對含量可由杠桿定律求得，即 （8-8） 繼續(xù)冷卻時，共晶組織中的α和β相的固溶度都將隨著溫度的降低而減少，α相的成分沿CF變化，β相的成分沿DG線變化，各自分別析出次生相βⅡ和αⅡ。共晶組織中的次生相往往與共晶組織中的同類相混在一起，在顯微鏡下難以分辨，一般不作具體區(qū)分。圖8-11是共晶合金的冷卻曲線及結(jié)晶過程的示意圖。  |
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