第8章 相平衡与相图 |
8.3 二元系相图(3) 4)有极值的匀晶相图 匀晶相图还有两种特殊的形式,一种是图8-7 (a)所示的液相线与固相线相切于最低点的匀晶相图,另一种是图8-7 (b)所示的液相线与固相线相切于最高点的匀晶相图。对应于极值点也即切点的固溶体,液、固两相的成分相同,其结晶是一个没有温度间隔的恒温过程。为此应用相律时要予以修正,因为该处的化学成分不变,所以确定系统状态的变数就减少一个,于是F=0。有极值存在的二元系合金相图有Fe-Co、Ti-Zr等。 由以上相图分析可知:系统中每一个可变组成的相都与相图上一定几何图象相对应。系统所发生的一切变化都将反映在相图上。相图上的点、线、面都与一定的平衡关系相对应。组成和性质的连续变化,反映到相图上的曲线也是连续的。 2. 共晶相图(Eutectic phase diagram) 组成共晶相图的两组元,在液态可无限互溶,而固态只能部分互溶,甚至完全不溶。两组元的混合物使合金的熔点比各组元低,因此,液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对应的温度称为共晶温度。在该温度下,液相通过共晶凝固同时结晶出两个固相,这样两相的混合物称为共晶组织或共晶体。金属材料中Al-Si、Pb-Sn、Ag-Au等合金、陶瓷材料MgO-CaO系中都具有共晶相图。 1)相图及分析 图8-8所示的是一个典型的二元共晶相图。A,B分别表示两个组元,TA和TB为两个组元的熔点。两条液相线相交于E点。图中α为B在A中的有限溶解的固溶体,β相为A在B中有限溶解的固溶体,在相图中,习惯将固溶体按从左到右的顺序用希腊字母表示为α、β、γ等。TAETB为液相线,TACEDTB为固相线,CF是B在A中的饱和溶解度曲线,也称固溶度曲线,DG是A在B中的饱和溶解度曲线。 该相图有3个单相区:即液相L、固溶体α和固溶体β。单相区之间有3个两相区:即L+α、L+β和α+β。在L+α、L+β与α+β两相区之间有一条水平线CED,它是L+α+β三相的共存区。在水平线CED所对应的温度下,成分为E点的液相LE将同时结晶出成分为C点的αC和D点的βD两个固相。这种平衡反应的表达式为 (8-5) 由相律可知,发生三相平衡转变时,自由度数等于零(F=2-3+1=0),所以这一转变必然是一个恒温过程,而且3个相成分也各为一固定值。恒温在相图中就表现为一条水平线CED。三相平衡转变在相图上的特征是3个单相区与水平线只有一个接触点,其中液相单相区在中间,位于水平线之上,而两个固相单相区则分别位于水平线的两端。 相图中的CED水平线称为共晶线,E点称为共晶点,也称为低共熔点。E点对应的温度称为共晶温度。成分对应于共晶点的合金称为共晶合金;成分位于共晶点E以左,C点以右的合金称为亚共晶合金;成分位于共晶点E点以右、D点以左的合金称为过共晶合金。 当三相平衡时,其中任意两相之间也必然相互平衡,即L-α、L-β和α-β之间也存在相互平衡关系,CE、ED和CD分别是它们之间的连线,故在这种情况下也可以利用杠杆定律来分别计算各平衡相的含量。 |
版权所有 民众工作室.制作 |