【文章內(nèi)容簡介】 L(E)?SA(B)(C)+ SB(A)(D)，這種在恒溫下，由一定成分的液相同時結晶出兩個成分一定的固相的轉變過程，就是 共晶轉變 ，或 共晶反應 。 CF、 DG為溶解度曲線或稱為固溶度曲線，簡稱為固溶線。 CF— B在 SA(B)固溶體中的溶解度曲線，其含義為：冷卻時，隨溫度 ↓，溶解度 ↓，則從 SA(B)相中析出多余的 B來，一般是析出 SB(A)相來。 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。 相區(qū) ： 三個單相區(qū)： L：液相 SA(B)： B在 A中的固溶體 SB(A)： A在 B中的固溶體。 三個兩相區(qū)： L+ SA(B) L+ SB(A) SA(B)+ SB(A) 一個三相區(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。 ②、典型合金的平衡結晶過程 合金 M的結晶過程： L1點～ H點之間 ：勻晶轉變 溫度剛到 H點時 ： SB(A)%= 100% L(E)%= 100% EDEHEDHDH點 ：剩余液相發(fā)生共晶轉變 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點以后 ：固態(tài)下的脫溶轉變。 通常，將脫溶轉變析出的相稱為次生相（次生相也可以用下標 Ⅱ 表示）。 SA(B)（ C） →SB(A)Ⅱ SB(A)（ D） →SA(B)Ⅱ CDHD CDCH直到室溫，轉變結束。 SA(B)%= 100% SB(A)%= 100% 路徑圖： FGGM?FGMF ? 練習： 分析合金 O O2的平衡凝固過程 （用路徑圖表示） （ 2）具有轉熔點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 ： a，純 A的熔點 b，純 B的熔點 P，包晶轉變液相成分點，也稱為轉熔點 C， B在 A中（或 SA(B)固溶體中）的最大溶解度點 D， A在 B中（即 SB(A)固溶體中）的最大溶解度點 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 L→SA(B)的起始線， 加熱時 SA(B)→L的終了線 Pb線：冷卻時 L→SB(A)的起始線， 加熱時 SB(A)→L的終了線 aCDb線為固相線： aC線：冷卻時 L→SA(B)的終了線， 加熱時 SA(B)→L的起始線 Db線：冷卻時 L→SB(A)的終了線， 加熱時 SB(A)→L的起始線 PCD稱為轉熔轉變線，或包晶轉變線： )()()( )()( 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，形成另外一個一定成分的固相的轉變過程，稱為 轉熔轉變 ，或 包晶轉變 或 包晶反應 。 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。 三個兩相區(qū)： L+ SA(B) L+ SB(A) SA(B)+ SB(A) 一個三相區(qū)（ PCD線）： L＋ SA(B)＋ SB(A) ② 典型合金的平衡結晶過程 合金 O1的平衡結晶過程： ③ 冷卻結晶過程中各相含量的計算 剛剛冷卻到 2點溫度時，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點包晶轉變結束后，由 L＋ SA(B)組成： 在室溫下，又是由 SA(B)＋ SB(A)組成： 練習： 分析合金 O O3的平衡凝固過程（用路徑圖表示） %1002% ?? PCCL %1 0 02%)( ??PCPSBA%100%)( ?? FGOGS BA %100%)( ?? FGFOS AB④ 不平衡結晶（簡介） 包晶轉變是一個十分緩慢的過程。 在實際生產(chǎn)中，由于冷卻速度比較快，可能造成本來應該消失的固相（ B晶相）部分地被保留下來，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變的相圖 共晶轉變 是指在恒溫下，由一定成分的液相同時結晶出兩個成分一定的固相的轉變過程。 共析轉變 是指在恒定溫度下，由一個固相分解為另外兩個成分一定的固相的轉變。 偏晶轉變 是指由一個液相分解為一個固相和另一個液相的恒溫轉變。 熔晶轉變 是指從一個固相轉變成一個液相和另一個固相的恒溫轉變。 包晶轉變 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，形成另外一個一定成分的固相的轉變過程。 包析轉變 是指兩個成分一定的固相在恒溫下轉變?yōu)榱硗庖粋€新固相的過程。 合晶轉變 是指由兩個液相 L L2相互作用，生成一個一定成分的固相的恒溫轉變。 （ 2）兩個組元在固態(tài)完全不溶的二元共晶相圖 A、 B兩個組元在固態(tài)完全不溶解，則它們之間不會形成固溶體，而是以純組元的形式存在。兩個固相的單相區(qū)在相圖中壓縮成兩條垂線，同時沒有固態(tài)下的脫溶轉變。 合金 M的平衡結晶過程為： （ 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，在熔點以下能夠穩(wěn)定存在，即始終保特其固有結構而不發(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穩(wěn)定化合物AmBn。對于這種相圖，可以將化合物作為組元對待，而將相圖分成左右兩個部分來分析： 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 。 對于這種相圖，要進行整體分析，不能將化合物作為組元對待。 合金 1結晶過程： （ 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 ，沒有化合物的分解。 nmT BABA ? ??? 1BABA Tnm ?? ?? 2 （ 5）具有多晶轉變的二元系統(tǒng)相圖 TP水平線上發(fā)生的就是多晶轉變。 圖 ，多晶轉變溫度高于低共熔溫度 Aα Aβ 通常將 P點稱為多晶轉變點 。 圖 ，多晶轉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 （簡介） 區(qū)域 CKD，稱為二液區(qū)。 K點的溫度稱為臨界溫度。 KC線：冷卻時， L1→L2的起始線； 加熱時， L2→L1終了線。 KD線：冷卻時， L2→L1的起始線； 加熱時， L1→L2終了線。 HCD線：偏晶轉變線 DHTC LAL D ?? ??合金 M結晶過程： 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、線、區(qū)所表達的相平衡 關系。 （ 3）找出三相共存水平線，確定三相平衡轉變 的性質(zhì)。 （ 4）分析熔體的冷卻結晶過程或加熱過程。應用 杠桿規(guī)則計算系統(tǒng)中兩平衡相的相對含量。 Al2O3SiO2系統(tǒng)相圖 A3S2為莫來石 3Al2O32SiO2的簡稱。莫來石是一種化合物，但它可以溶入少量 Al2O3形成有限固溶體 。 圖 (a) 的條件：使用高純原料試樣并在密封條件下進行相平衡實驗， A3S2是一致熔融化合物。 圖 (b)的條件：當試樣中含有少量堿金屬等雜質(zhì)，或相平衡實驗是在非密封條件下進行時，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變 ： 圖 (b)中，兩條水平線分別為包晶轉變線和共晶轉變線 2321 5 9 51 SAS iOL E ??? ?? ℃23321 8 4 02 SAOAlL E ??? ?? ℃23182832 SAOAlL P ?? ??? ℃2321 5 8 7 SAS iOL E ??? ?? ℃（ 2）相圖應用 ① 對硅鋁質(zhì)耐火材料分類，確定礦物組成 ② 分析 Al2O3含量對硅鋁質(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。 對于硅質(zhì)耐火材料：若 Al2O3的含量增加，則液相線，即熔點急劇下降，這樣就會使硅磚的耐火度大大下降。這說明 Al2O3是硅磚中極為有害的雜質(zhì)組分。 對于粘土磚和高鋁磚，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℃ ，包晶轉變： 1022℃ ，共晶轉變： NSNS2分二元系統(tǒng) ： 846℃ ，共晶轉變： 710℃ ，多晶轉變： SNONaL A 21 1 8 02 ?