8.3 二元系相图(7)

第8章相平衡与相图

                  8.3 二元系相图(7)

  3. 包晶相图（Peritectic phase diagram）
    包晶相图是因发生包晶转变而命名的。组成包晶相图的两组元，在液态可无限互溶，而固态只能部分互溶。在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相和剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。具有包晶转变的二元合金有Fe-C、Cu-Sn、Cu-Zn、Ag-Sn、Pt-Ag等合金系。
    1）相图及分析
    图8-19所示的是典型的具有包晶转变的相图。图中TACTB是液相线，TADPTB是固相线，DF是α固溶体的溶解度曲线，PG是β固溶体的溶解度曲线。水平线DPC是包晶转变线，P为包晶成分点，其对应的温度tP为包晶转变温度。

     相图有3个单相区：液相L、固相α和β。单相区之间是L+α、L+β和α+β3个两相区。两相区之间是L、α、β三相共存区，它是一条水平线DPC线。成分在DC之间的所有合金在tP温度下都将发生三相平衡的包晶转变，其反应式为
          （8-11）
     包晶转变时，其自由度数为0（f ＝2-3+1＝0），这说明包晶转变与共晶转变一样也是一个恒温过程，3个共存相的成分也是固定不变的。包晶转变在相图上的特征是：反应相为一个液相和一个固相，其成分点分别位于水平线的两端，而生成的新固相的成分点位于水平线DPC的中间，其相区位于包晶线下方。
  2）包晶合金的凝固及其平衡组织
     （1）合金成分为包晶点的合金（合金Ⅰ）
    由图8-19可见，合金Ⅰ自液态缓慢冷却到与液相线TACTB相交的1点时，开始从液相中结晶出初晶α相。随着温度的降低，α相的数量不断增多，液相L的数量则不断减少。α相的成分沿固相线TAD变化，液相L的成分沿液相线TAC变化。当温度降到包晶温度tP时，α相的成分达到了D点，而液相L的成分达到C点，其含量可用

杠杆定律求得，即
        （8-12）
     在tP温度，液相L和固相α发生包晶反应，即
        （8-13）
    在包晶反应过程中，新生固相β是依靠初晶α与液相相互作用在α相的表面生成的，β相一旦形成也就构成了对α相的包围，同时也将参与包晶反应的液相L和固相α彼此隔开。此时L与α继续作用只有通过β相进行原子交换。即α相中的A原子通过β向L中扩散，而L中的B原子通过β相向α相中扩散。这样，β相才能不断地消耗L和α而长大。随着时间的延长，L和α相将越来越少，而β相则越来越多越来越厚。β相继续长大所需要的原子扩散路程越来越远，包晶转变越加困难。由此可见，包晶转变的平衡结晶过程需要相当长的时间。该合金包晶转变结束后，液相和固相α恰好全部转变成β固溶体。从tP温度继续冷却时，因为合金中A在β相中的溶解度随着温度的降低沿PG线逐渐减少，所以从β固溶体中将不断析出次生相αⅡ。因此合金在室温下的组织为β+αⅡ。其平衡结晶过程如图8-20所示。

第 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 7 [8] [9] [10] [11] [12] 页