11.匀晶相图相图分析平衡结晶

匀晶合金：Cu Ni,Ag Au,Cr Mo,Fe Ni,Mo W

共晶合金：Pb Sn,Pb Sb,Ag Cu,Pb Bi

包晶合金：铂银、锡锑、铜锡、铜锌等

匀晶相图：

两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图，称为匀晶相图。

匀晶合金：

具有此类相图二元合金系主要有Cu Ni,Ag Au,Cr Mo,Fe Ni,Mo W等等。 匀晶转变

在这类合金中，结晶时都是从液相结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。 应该说几乎所有的二元合金相图都含有匀晶转变部分

以Cu Ni相图为例进行分析 一，

Cu Ni二元合金相图如图3-14所示

匀晶相图两条线三个区：

该相图十分简单，只有两条曲线，上面一条是液相线，下面一条是固相线，液相线和固相线把相图分为三个区域：液相区L、固相区 以及液、固两相并存区L

二，固溶体合金的平衡结晶过程

平衡结晶：

平衡结晶是指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程

含镍量30%的Cu Ni合金为例进行分析固溶体合金的平衡结晶过程

由图3.14可以看出，当合金自高温缓慢冷至t1温度时，开始从液相中结晶出 固溶

体，根据平衡相成分的确定方法，可知其液相成分为L1，固相成分为 ，此时的相

平銜关系是L1 1。运用杠杆定律，可以求出 1的含量为零，说明在温度t1时，结晶刚刚开始，实际固相尚未形成。

当温度缓冷至t2温度时，便有一定数量的 固溶体结晶出来，此时的固相成分为 2，

液相成分为L2。合金的相平衡关系是：L2 2；为了达到这种平衡，除了在t2温度直接从液相中结晶出的 2外，原有的 1相也必须改变为与 2相同的成分。与此同时，液相成分也由L1向L2变化。

在温度不断下降过程中， 的成分将不断地沿固相线变化，液相成分也将不断地沿

液相线变化。同时， 相的数量不断增多，而液相L的数量不断减少，两相的含量可用杠杆定律求出。

当冷却到T3温度时，最后一滴液体结晶成固溶体，结晶终了，得到了与原合金成分

相同的 固溶体

图3.15示意地说明了该合金平衡结晶时的组织变化过程

固溶体合金的形核与长大描述：

1. 固溶体合金的结晶过程也是一个形核和长大的过程，形核的方式可以是均匀形核，

也可以是依靠外来质点的非均匀形核。

2. 和纯金属相同，固溶体在形核吋，既需要结构起伏，以满足其晶核大小超过一定临

界半径的要求，又需要能量起伏，以满足形成新相对形核功的要求。

3. 此外，由于固溶体结晶吋所结品出的固相成分与原液相的成分不同，因此它还需要

成分（浓度）起伏。

4. 固溶体合金的形核地点便是在那些结构起伏、能量起伏和成分起伏都能满足要求的

地方。

成分起伏：

通常所说的液态合金成分是指的宏观平均成分，但是，从微观角度来着，由于原子运动的结果，在任一瞬间，液相中总会有某些微小体积可能偏离液相的平均成分，这些微小体积的成分、大小和位置都是在不断地变化着，这就是成分起伏。

结晶时过冷度越大：

结晶时过冷度越大，临界晶核半径越小，形核时所需要的能量起伏越小，同吋结晶出来的固相成分和原液相成分也越接近，即越容易满足对成分起伏的要求。可见，过冷度越大，固溶体合金的形核率越大，越容易获得细小的晶粒组织。

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