工程材料网络课程 2.2 金属材料的结构 2.2.4 金属的结晶(8)

固溶体更趋于呈树枝状长大。固溶体结晶在一个温度区间内进行, 即为一个变温结晶过程。在两相区内, 温度一定时, 两相的成分(即Ni含量)是确定的。确定相成分的方法是：过指定温度T1作水平线, 分别交液相线和固相线于 a1点 c1点, 则 a1点 c1点成分轴上的投影点即相应为 L相和 α 相的成分。随着温度的下降, 液相成分沿液相线变化, 固相成分沿固相线变化。到温度T2 时, L相成分及 α 相成分分别为 a2和 c2点在成分轴上的投影。

2)二元共晶相图

通常把在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分—定的两个固相的过程称为共晶转变。合金系的两组元在液态时无限互溶，在固态下有限互溶、并在凝固过程中发生共晶转变的相图称为二元共晶相图。属于这类相图的有：Pb-Sn、Cu-Ag、Al-Ag、Al-Si、Pb-Bi等，一些陶瓷材料也具有共晶相图，如Al2O3-ZrO2，在Fe－C，Al－Mg、Mg－Si等相图中也包含有共晶部分。

下面以Pb-Sn合金为例，如图2-2-4-8所示对共晶相图及其合金的结晶过程进行分析。

图2-2-4-8Pb-Sn共晶相图

Pb-Sn合金相图中有三种相, Pb与Sn形成的液溶体L相, Sn溶于Pb中的有限固溶体 α相, Pb溶于Sn中的有限固溶体β相。相图中有三个单相区: L、 α 、β 。三个双相区：L+ α 、 L+β、 α+β，一条L+ α+β的三相共存线(水平线cde )。这种相图称为共晶相图。d点为共晶点, 表示此点成分(共晶成分)的合金冷却到此点所对应的温度(共晶温度)时, 共同结晶出c点成分的α相和e点成分的 β相。一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应。所生成的两相混合物叫共晶体。发生共晶反应时有三相共存, 它们各自的成分是确定的, 反应在恒温下平衡地进行。水平线cde为共晶反应线, 成分在ce之间的合金平衡结晶时都会发生共晶反应。cf线为Sn在Pb中的溶解度线(或α 相的固溶线)。温度降低, 固溶体的溶解度下降。Sn含量大于 f点的合金从高温冷却到室温时, 从 α 相中析出 β相以降低 α 相中Sn含量。从固态 α 相中析出的 β相称为二次 β, 写作βII 。这种二次结晶可表达为：α→ βII。eg线为Pb在Sn中溶解度线(或 β 相的固溶线)。Sn含量小g点的合金, 冷却过程中同样发生二次结晶, 析出二次 α 。