晶体知识之包晶相图

包晶相图及其合金的凝固

1包晶相图

以 Pt-Ag 合金为例，其相图如图所示。

两组元液态时无限互溶，固态时有限互溶，并发生包晶转变的二元系相图中，已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。

点：

A：Pt 的熔点。

B：Ag 的熔点。

P：包晶点。具有 P 点成分的合金为包晶合金。

线：

ACB：液相线。

ADPB：固相线。

DE：Ag 溶于 Pt 的固溶度曲线

PF：Pt 溶于 Ag 的固溶度曲线

DPC：水平线，叫包晶线，在此线上的合金均发生包晶反应：LC + αD =βP

区：

三个单相区：L、α、β

α：Ag 溶于 Pt 中的固溶体。

β：Pt 溶于 Ag 中的固溶体。

三个两相区：L+α、L+β、α+β。

2

包晶合金的平衡凝固

包晶合金（合金 Ⅰ）

在开始进行包晶反应时的两相相对量可有杠杆法则求出：

wL =DP/DC×100% = 57.3%

wα =PC/DC×100% = 42.7%

包晶反应结束后，液相和 α 相反应正好全部转变为 β 固溶体。

过包晶合金（合金 Ⅱ）

合金 Ⅱ缓冷至包晶转变前的结晶过程与上述包晶成分合金相同，由于Ⅱ 中的合金液相的相对含量大于包晶转变所需的相对量，故包晶转变完成后，剩余液相在继续冷却的过程中，将按照均晶转变方式继续结晶出 β 相，其成分沿着 CB 液相线变化，而 β 相的成分沿着 PB 线变化，直至 t3 温度全部凝固结束，相合金成分为元合金成分。室温下该合金凝固的平衡组织为β + α Ⅱ ，该合金凝固过程示意图如图所示。

亚包晶合金（合金Ⅲ）

该合金在包晶反应前与上述凝固过程相似，包晶转变前合金中 α相的相对量大于包晶反应所需的量，故在包晶反应后，除了新形成的 β 相外，还有剩余的 α 相存在。

包晶温度以下，α 相析出 βⅡ，β 相析出 α Ⅱ，故室温下平衡组织为：α + β + αⅡ + β Ⅱ 。

复杂二元相图分析方法

根据相图判别合金的使用性能。

形成两相混合物的合金，性能是两组成相性能的平均值（性能与成分呈线性变化）。固溶体的性能随合金成分呈曲线变化。

根据相图判别合金的工艺性能。

共晶合金：熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，合金致密，铸造性能好。

固溶体合金：强度低，塑性好，变形均匀，压力加工性能好。

审核编辑：汤梓红