题目
根据图所示的二元共晶(低共熔)相图(1) 分析合金Ⅰ、Ⅱ的结晶过程,并画出冷却曲线;(2) 说明室温下合金Ⅰ、Ⅱ的相和组织是什么?并计算出相和组织组成物的相对含量;(3) 若希望得到共晶组织加上5%的β 初的合金,求该合金的成分;(4) 合金Ⅰ、Ⅱ在快冷不平衡状态下结晶,其组织有何不同?I I-|||-1-|||-L-|||-2 2-|||-a-|||-β-|||-3 3-|||-5 20 50 80 90 B-|||-_(B)(B)_(B)/% 图5.7 二元共晶(低共熔)相图
根据图所示的二元共晶(低共熔)相图
(1) 分析合金Ⅰ、Ⅱ的结晶过程,并画出冷却曲线;
(2) 说明室温下合金Ⅰ、Ⅱ的相和组织是什么?并计算出相和组织组成物的相对含量;
(3) 若希望得到共晶组织加上5%的β 初的合金,求该合金的成分;
(4) 合金Ⅰ、Ⅱ在快冷不平衡状态下结晶,其组织有何不同?
图5.7 二元共晶(低共熔)相图
题目解答
答案
解:(1)和(2):Ⅰ合金的冷却曲线如图所示,其结晶过程是:
1以上的合金处于液相;1~2时L→α,L和α的成分分别沿着液相线和固相线变化,到达2时,全部凝固完毕。2时为单相α;
2~3时,α →βⅡ。室温下,Ⅰ合金由两个相组成,即α和β相,其相对量为:
mα=[(0.90-0.20)/(0.90-0.05)]×100%=82%
mβ=1-0.82=18%
Ⅰ合金的组织为α +βⅡ,其相对量与相组成物相同。
Ⅱ合金的冷却曲线如图所示,其结晶过程是:
1以上的合金处于均匀的液相L;1~2时进行匀晶转变:L→β初;
2时,两相平衡共存,L0.50↔β0.90;
2~2′时,剩余液相发生共晶反应:L0.50↔α0.20 +β0.90
2~3时,发生脱溶转变,α↔βⅡ。
室温下,Ⅱ合金由两个相组成,即α和β相,其相对量为:
mα=[(0.90-0.80)/(0.90-0.05)]×100%=12%
mβ=1-0.12=88%
Ⅱ合金的组织为:β 初+(α +β)共晶,组织组成物的相对量为:
mβ初=[(0.90-0.50)/(0.90-0.50)]×100%=75%
m(α +β)共晶=1- mβ 初=1-0.75=25%
图5.8 Ⅰ合金冷却曲线 图5.9 Ⅱ合金冷却曲线
(3) 设合金的成分为wB=x,由题意可知:
mβ初=[(x-0.50)/(0.90-0.50)]×100%=5%,得:x=0.52
(4) 在快冷不平衡状态下结晶,Ⅰ合金的组织中将不出现βⅡ,而会出现少量非平衡状态共晶(即离异共晶);Ⅱ合金的组织中的β初将减少,且呈树枝状,而(α +β)共晶组织变细,相对量增加。