题目
画出共晶相图简化图,分析共晶点左边曲线内合金缓慢冷却时相的变化。(固相用α、β表示)
画出共晶相图简化图,分析共晶点左边曲线内合金缓慢冷却时相的变化。(固相用α、β表示)
题目解答
答案
缓慢冷却有两种情况
(1)L---L+alpha;---alpha;---alpha;+beta;
(2)L---L+alpha;---alpha;+(alpha;+beta;)--alpha;+beta;+(alpha;+beta;)
解析
本题主要考察共晶相图的基本结构及合金缓慢冷却时的相变化分析,具体如下:
1. 共晶相图简化图特征
共晶相图的核心特征是存在一条共晶线(连接液相线与固相线的水平线)和一个共晶点(共晶线与液相线、固相线的交点)。以Sn-Pb二元共晶相图为例(题目中未指定合金系,但通常以此为例):
- 液相线:合金开始结晶的温度线(上方为液相L);
- 固相线:合金结晶结束的温度线(下方为固相);
- 共晶点:特定成分(如Sn-61.9%Pb)和温度(183℃)下,液相L同时结晶出α(富Sn固相)和β(富Pb固相)的点,形成共晶组织(α+β)。
2. 共晶点左边曲线内合金的分类
共晶点左边的合金为亚共晶合金(含Sn量高于共晶点,含Pb量低于共晶点,如w(Pb)=20%~61.9%),其缓慢冷却时的相变化分两种典型情况(按成分差异):
情况1:靠近共晶点的亚共晶合金(如w(Pb)=40%)
缓慢冷却过程中,相变化顺序为:
- 液相L→L+α:冷却至液相线温度以上时为单一液相L;冷却至液相线时,开始析出富Sn的固相α,形成L+α两相混合物;
- L+α→α:继续冷却,液相L不断减少,固相α不断增加,直至冷却至共晶温度(183℃),此时剩余少量液相L的成分达到共晶点;
- α→α+β:达到共晶温度后,剩余液相L发生共晶反应:$L \rightarrow \alpha+\beta$,形成共晶组织(α+β),最终得到α(先共晶相)+共晶组织(α+β) 的混合组织。
情况2:远离共晶点的亚共晶合金(如w(Pb)=20%)
缓慢冷却过程中,相变化顺序为:
- 液相L→L+α:冷却至液相线时开始析出α,形成L+α;
- L+α→α+(α+β):继续冷却至共晶温度前,固相α不断粗化,液相L量减少;达到共晶温度时,剩余液相L发生共晶反应生成共晶组织(α+β),此时组织为粗大α(先共晶相)+共晶组织(α+β);
- α+(α+β)→α+β+(α+β):共晶反应结束后,继续冷却至室温,无新相产生,组织仍为粗大α+共晶组织,可统一表示为α+β(因共晶组织占比增加)。
总结
共晶点左边的亚共晶合金缓慢冷却时,核心变化是:先析出先共晶固相α,随后剩余液相发生共晶反应生成共晶组织(α+β),最终组织为α+β的混合。