【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L(E)?SA(B)(C)+ SB(A)(D)，這種在恒溫下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分一定的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程，就是 共晶轉(zhuǎn)變 ，或 共晶反應(yīng) 。 CF、 DG為溶解度曲線或稱為固溶度曲線，簡(jiǎn)稱為固溶線。 CF— B在 SA(B)固溶體中的溶解度曲線，其含義為：冷卻時(shí)，隨溫度 ↓，溶解度 ↓，則從 SA(B)相中析出多余的 B來(lái)，一般是析出 SB(A)相來(lái)。 DG— A在 SB(A)固溶體中的溶解度曲線，隨溫度下降，將從 SB(A)固溶體中析出 SA(B)相來(lái)。 相區(qū) ： 三個(gè)單相區(qū)： L：液相 SA(B)： B在 A中的固溶體 SB(A)： A在 B中的固溶體。 三個(gè)兩相區(qū)： L+ SA(B) L+ SB(A) SA(B)+ SB(A) 一個(gè)三相區(qū)（ CED線）： L＋ SA(B)＋ SB(A) 相接觸法則 ：相鄰相區(qū)的相數(shù)相差一個(gè)。 ②、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程 合金 M的結(jié)晶過(guò)程： L1點(diǎn)～ H點(diǎn)之間 ：勻晶轉(zhuǎn)變 溫度剛到 H點(diǎn)時(shí) ： SB(A)%= 100% L(E)%= 100% EDEHEDHDH點(diǎn) ：剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變 L(E)?SA(B)(C)+ SB(A)(D) 使所有液相全部消耗完 SA(B)%= 100% SB(A)%= 100% H點(diǎn)以后 ：固態(tài)下的脫溶轉(zhuǎn)變。 通常，將脫溶轉(zhuǎn)變析出的相稱為次生相（次生相也可以用下標(biāo) Ⅱ 表示）。 SA(B)（ C） →SB(A)Ⅱ SB(A)（ D） →SA(B)Ⅱ CDHD CDCH直到室溫，轉(zhuǎn)變結(jié)束。 SA(B)%= 100% SB(A)%= 100% 路徑圖： FGGM?FGMF ? 練習(xí)： 分析合金 O O2的平衡凝固過(guò)程 （用路徑圖表示） （ 2）具有轉(zhuǎn)熔點(diǎn)并形成有限固溶體的二元相圖 （包晶相圖） ① 相圖分析 特性點(diǎn) ： a，純 A的熔點(diǎn) b，純 B的熔點(diǎn) P，包晶轉(zhuǎn)變液相成分點(diǎn)，也稱為轉(zhuǎn)熔點(diǎn) C， B在 A中（或 SA(B)固溶體中）的最大溶解度點(diǎn) D， A在 B中（即 SB(A)固溶體中）的最大溶解度點(diǎn) F，室溫下 B在 A中的最大溶解度 G，室溫下 A在 B中的最大溶解度 特性線 ： aPb為液相線： aP線：冷卻時(shí) L→SA(B)的起始線， 加熱時(shí) SA(B)→L的終了線 Pb線：冷卻時(shí) L→SB(A)的起始線， 加熱時(shí) SB(A)→L的終了線 aCDb線為固相線： aC線：冷卻時(shí) L→SA(B)的終了線， 加熱時(shí) SA(B)→L的起始線 Db線：冷卻時(shí) L→SB(A)的終了線， 加熱時(shí) SB(A)→L的起始線 PCD稱為轉(zhuǎn)熔轉(zhuǎn)變線，或包晶轉(zhuǎn)變線： )()()( )()( CSDSPL BAAB ?? 這種在一定溫度下，由一定成分的液相與一定成分的固相作用，形成另外一個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程，稱為 轉(zhuǎn)熔轉(zhuǎn)變 ，或 包晶轉(zhuǎn)變 或 包晶反應(yīng) 。 CF、 DG線是兩條溶解度曲線： CF線：是 B在 SA(B)固溶體中的溶解度曲線 SA(B)? SB(A)Ⅱ DG線： A在 SB(A)固溶體中的溶解度曲線 SB(A)?SA(B)Ⅱ 相區(qū) ： 三個(gè)單相區(qū)： L：液相 SA(B)： B在 A中的固溶體 SB(A)： A在 B中的固溶體。 三個(gè)兩相區(qū)： L+ SA(B) L+ SB(A) SA(B)+ SB(A) 一個(gè)三相區(qū)（ PCD線）： L＋ SA(B)＋ SB(A) ② 典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程 合金 O1的平衡結(jié)晶過(guò)程： ③ 冷卻結(jié)晶過(guò)程中各相含量的計(jì)算 剛剛冷卻到 2點(diǎn)溫度時(shí)，由 L＋ SB(A)組成： %1002% ?? PDDL %1002%)( ?? PDPS AB? ? )(3)()()( )()( )()(11 消失液相： LCSDSPLPLO BAAB SLBAABSLL ???? ??????? ??? ?? ??? ? OSCDS ABBABABABAABAB SSSSABSSS ???? ???? ???? ?????? ???? ?? ?? )()()()()()()( 43)(1 消失固相：在 2點(diǎn)包晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，由 L＋ SA(B)組成： 在室溫下，又是由 SA(B)＋ SB(A)組成： 練習(xí)： 分析合金 O O3的平衡凝固過(guò)程（用路徑圖表示） %1002% ?? PCCL %1 0 02%)( ??PCPSBA%100%)( ?? FGOGS BA %100%)( ?? FGFOS AB④ 不平衡結(jié)晶（簡(jiǎn)介） 包晶轉(zhuǎn)變是一個(gè)十分緩慢的過(guò)程。 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于冷卻速度比較快，可能造成本來(lái)應(yīng)該消失的固相（ B晶相）部分地被保留下來(lái)，從而形成不平衡組織。 其它類型的二元合金相圖 （ 1）具有其它形式恒溫轉(zhuǎn)變的相圖 共晶轉(zhuǎn)變 是指在恒溫下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分一定的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程。 共析轉(zhuǎn)變 是指在恒定溫度下，由一個(gè)固相分解為另外兩個(gè)成分一定的固相的轉(zhuǎn)變。 偏晶轉(zhuǎn)變 是指由一個(gè)液相分解為一個(gè)固相和另一個(gè)液相的恒溫轉(zhuǎn)變。 熔晶轉(zhuǎn)變 是指從一個(gè)固相轉(zhuǎn)變成一個(gè)液相和另一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。 包晶轉(zhuǎn)變 是指在一定溫度下，由一定成分的液相與一定成分的固相作用，形成另外一個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程。 包析轉(zhuǎn)變 是指兩個(gè)成分一定的固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖粋€(gè)新固相的過(guò)程。 合晶轉(zhuǎn)變 是指由兩個(gè)液相 L L2相互作用，生成一個(gè)一定成分的固相的恒溫轉(zhuǎn)變。 （ 2）兩個(gè)組元在固態(tài)完全不溶的二元共晶相圖 A、 B兩個(gè)組元在固態(tài)完全不溶解，則它們之間不會(huì)形成固溶體，而是以純組元的形式存在。兩個(gè)固相的單相區(qū)在相圖中壓縮成兩條垂線，同時(shí)沒(méi)有固態(tài)下的脫溶轉(zhuǎn)變。 合金 M的平衡結(jié)晶過(guò)程為： （ 3）兩組元形成化合物的二元相圖 ① 具有穩(wěn)定化合物的相圖 所謂穩(wěn)定化合物，是指具有固定熔點(diǎn)，在熔點(diǎn)以下能夠穩(wěn)定存在，即始終保特其固有結(jié)構(gòu)而不發(fā)生分解的化合物，也稱為 一致熔融化合物 ，或 同成分熔融化合物 。 A、 B組元之間形成了一個(gè)穩(wěn)定化合物AmBn。對(duì)于這種相圖，可以將化合物作為組元對(duì)待，而將相圖分成左右兩個(gè)部分來(lái)分析： 若成分在 A～ AmBn之間，則按左邊部分相圖（ A－ AmBn相圖）分析； 若成分在 AmBn～ B之間，則按右邊部分相圖（ AmBn－ B相圖）分析； ② 形成不穩(wěn)定化合物的相圖 不穩(wěn)定化合物 是指加熱至一定溫度即發(fā)生分解的化合物。不穩(wěn)定化合物也稱為 不一致熔融化合物 ，或 異成分熔融化合物 。 對(duì)于這種相圖，要進(jìn)行整體分析，不能將化合物作為組元對(duì)待。 合金 1結(jié)晶過(guò)程： （ 4）固相中有化合物生成與分解的二元系統(tǒng)相圖 圖 ： T1溫度下生成化合物： T2溫度下發(fā)生化合物的分解： 圖 ，沒(méi)有化合物的分解。 nmT BABA ? ??? 1BABA Tnm ?? ?? 2 （ 5）具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖 TP水平線上發(fā)生的就是多晶轉(zhuǎn)變。 圖 ，多晶轉(zhuǎn)變溫度高于低共熔溫度 Aα Aβ 通常將 P點(diǎn)稱為多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) 。 圖 ，多晶轉(zhuǎn)變溫度低于低共熔溫度。 Aα Aβ ? ??L? ??B （ 6）具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖 （簡(jiǎn)介） 區(qū)域 CKD，稱為二液區(qū)。 K點(diǎn)的溫度稱為臨界溫度。 KC線：冷卻時(shí)， L1→L2的起始線； 加熱時(shí)， L2→L1終了線。 KD線：冷卻時(shí)， L2→L1的起始線； 加熱時(shí)， L1→L2終了線。 HCD線：偏晶轉(zhuǎn)變線 DHTC LAL D ?? ??合金 M結(jié)晶過(guò)程： 四、二元系統(tǒng)專業(yè)相圖 分析方法 （ 1）了解系統(tǒng)中各種物質(zhì)的性質(zhì)。 （ 2）分析系統(tǒng)中各點(diǎn)、線、區(qū)所表達(dá)的相平衡 關(guān)系。 （ 3）找出三相共存水平線，確定三相平衡轉(zhuǎn)變 的性質(zhì)。 （ 4）分析熔體的冷卻結(jié)晶過(guò)程或加熱過(guò)程。應(yīng)用 杠桿規(guī)則計(jì)算系統(tǒng)中兩平衡相的相對(duì)含量。 Al2O3SiO2系統(tǒng)相圖 A3S2為莫來(lái)石 3Al2O32SiO2的簡(jiǎn)稱。莫來(lái)石是一種化合物，但它可以溶入少量 Al2O3形成有限固溶體 。 圖 (a) 的條件：使用高純?cè)显嚇硬⒃诿芊鈼l件下進(jìn)行相平衡實(shí)驗(yàn)， A3S2是一致熔融化合物。 圖 (b)的條件：當(dāng)試樣中含有少量堿金屬等雜質(zhì)，或相平衡實(shí)驗(yàn)是在非密封條件下進(jìn)行時(shí)，A3S2為不一致熔融 。 （ 1）相圖分析 圖 (a)中，兩條水平線均為共晶轉(zhuǎn)變 ： 圖 (b)中，兩條水平線分別為包晶轉(zhuǎn)變線和共晶轉(zhuǎn)變線 2321 5 9 51 SAS iOL E ??? ?? ℃23321 8 4 02 SAOAlL E ??? ?? ℃23182832 SAOAlL P ?? ??? ℃2321 5 8 7 SAS iOL E ??? ?? ℃（ 2）相圖應(yīng)用 ① 對(duì)硅鋁質(zhì)耐火材料分類，確定礦物組成 ② 分析 Al2O3含量對(duì)硅鋁質(zhì)耐火材料性能的影響 出現(xiàn)液相的溫度越低或在該溫度下產(chǎn)生的液相量越多，則耐火度越低，耐火性能越差。 對(duì)于硅質(zhì)耐火材料：若 Al2O3的含量增加，則液相線，即熔點(diǎn)急劇下降，這樣就會(huì)使硅磚的耐火度大大下降。這說(shuō)明 Al2O3是硅磚中極為有害的雜質(zhì)組分。 對(duì)于粘土磚和高鋁磚，隨 Al2O3的含量增加，材料的耐火性能又是逐步得到改善。這是由于 Al2O3含量的增加使液相線的溫度不斷提高和耐高溫的莫來(lái)石晶相的含量不斷增加的緣故。 Na2OSiO2系統(tǒng)相圖 N2S— 正硅酸鈉（ 2Na2OSiO2） NS— 偏硅酸鈉（ Na2OSiO2） NS2— 二硅酸鈉（ Na2O2SiO2） N3S8— （ 3Na2O8SiO2） Na2ONS分二元系統(tǒng) ： 1180℃ ，包晶轉(zhuǎn)變： 1022℃ ，共晶轉(zhuǎn)變： NSNS2分二元系統(tǒng) ： 846℃ ，共晶轉(zhuǎn)變： 710℃ ，多晶轉(zhuǎn)變： SNONaL A 21 1 8 02 ?