（3）溶质分布：液、固相内溶质完全混合（平衡凝固）－a; 固相不混合、液相完全混合－b; 固相不混合、液相完全不混合－c； 固相不混合、液相部分混合－d。
（4） 区域熔炼（上述溶质分布规律的应用）
5 成分过冷及其对晶体生长形态的影响
（1） 成分过冷：由成分变化与实际温度分布共同决定的过冷。 （2） 形成：界面溶质浓度从高到低－液相线温度从低到高。 （图示：溶质分布曲线－匀晶相图－液相线温度分布曲线－实际温度分布曲线－成分过冷区。）
（3）成分过冷形成的条件和影响因素 条件：G/R （4）成分过冷对生长形态的影响 （正温度梯度下）G越大，成分过冷越大－生长形态：平面状－胞状－树枝状。 第三节 二元共晶相图及合金凝固 共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。 共晶相图：具有共晶转变特征的相图。 （液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶，且发生共晶反应。 共晶组织：共晶转变产物。（是两相混合物） 1 相图分析（相图三要素） （1） 点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶成分分界点）等。 （2） 线：结晶开始、结束线；溶解度曲线；共晶线等。 （3） 区：3个单相区；3个两相区；1个三相区。 2 合金的平衡结晶及其组织（以Pb-Sn相图为例） （1） Wsn<19％的合金 ① 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。 ② 二次相（次生相）的生成：脱溶转变（二次析出或二次再结晶）。 ③ 室温组织（α＋βⅡ）及其相对量计算。 （2） 共晶合金 ① 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。 ② 共晶线上两相的相对量计算。 ③ 室温组织（α＋β＋αⅡ＋βⅡ）及其相对量计算。 （3） 亚共晶合金 ① 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。 ② 共晶线上两相的相对量计算。 ③ 室温组织（α＋βⅡ＋（α＋β））及其相对量计算。 ④ 组织组成物与组织图 组织组成物：组成材料显微组织的各个不同本质和形态的部分。 组织图：用组织组成物填写的相图。 3 不平衡结晶及其组织 （1） 伪共晶 ① 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织。 ② 形成原因：不平衡结晶。成分位于共晶点附近。 ③ 不平衡组织 由非共晶成分的合金得到的完全共晶组织。 共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织。（伪共晶区偏移） （2） 不平衡共晶 ① 不平衡共晶：位于共晶线以外成分的合金发生共晶反应而形成的组织。 ② 原因：不平衡结晶。成分位于共晶线以外端点附件。 （3） 离异共晶 ① 离异共晶：两相分离的共晶组织。 ② 形成原因 平衡条件下，成分位于共晶线上两端点附近。 不平衡条件下，成分位于共晶线外两端点附。 ③ 消除：扩散退火。 4 共晶组织的形成 （1） 共晶体的形成 成分互惠－交替形核 片间搭桥－促进生长 两相交替分布 共晶组织 （2） 共晶体的形态 粗糙－粗糙界面：层片状（一般情况）、棒状、纤维状（一相数量明显少于另一相） 粗糙－平滑界面：具有不规则或复杂组织形态（由于两相微观结构不同） 所需动态过冷度不同，金属相任意长大，另一相在其间隙长大。可得到球状、针状、花朵状、树枝状共晶体。 非金属相与液相成分差别大。形成较大成分过冷，率先长大，形成针状、骨骼状、螺旋状、蜘蛛网状的共晶体。 （3） 初生晶的形态： 金属固溶体：粗糙界面－树枝状；非金属相：平滑界面－规则多面体。 第四节 二元包晶相图 包晶转变：由一个特定成分的固相和液相生成另一个特点成分固相的转变。 包晶相图：具有包晶转变特征的相图。 1 相图分析 点、线、区。 2 平衡结晶过程及其组织 （1） 包晶合金的结晶 结晶过程：包晶线以下，L, α对β过饱和－界面生成β－三相间存在浓度梯度－扩散－β长大－全部转变为β。 室温组织：β或β＋αⅡ。 （2） 成分在C-D之间合金的结晶 结晶过程：α剩余； 室温组织：α＋β＋αⅡ＋βⅡ。 3 不平衡结晶及其组织 异常α相导致包晶偏析〔包晶转变要经β扩散。包晶偏析：因包晶转变不能充分进行而导致的成分不均匀现象。〕 异常β相由不平衡包晶转变引起。成分在靠近固相、包晶线以外端点附件。 4 包晶转变的应用 （1） 组织设计：如轴承合金需要的软基体上分布硬质点的组织。 （2） 晶粒细化。 第五节 其它类型的二元相图 自学内容 第六节 铁碳合金相图 一 二元相图的分析和使用 （1） 二元相图中的几何规律 ①相邻相区的相数差1（点接触除外）－相区接触法则； ②三相区的形状是一条水平线，其上三点是平衡相的成分点。 ③若两个三相区中有2个相同的相，则两水平线之间必是由这两相组成的两相区。 ④单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区。 （2） 相图分析步骤 ①以稳定的化合物分割相图； ②确定各点、线、区的意义； ③分析具体合金的结晶过程及其组织变化 注：虚线、点划线的意义－尚未准确确定的数据、磁学转变线、有序－无序转变线。 （3） 相图与合金性能的关系 ① 根据相图判断材料的力学和物理性能 ② 根据相图判断材料的工艺性能 铸造性能：根据液固相线之间的距离X X越大，成分偏析越严重（因为液固相成分差别大）； X越大，流动性越差（因为枝晶发达）； X越大，热裂倾向越大（因为液固两相共存的温区大）。 塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金。 热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金。 二 铁－碳合金相图 1组元和相 （1）组元：铁－石墨相图：Fe,C; 铁－渗碳体相图：Fe-Fe3C。 相：L, δ, A(γ), F(α), Fe3C(K)。（其定义） 2相图分析 点：16个。 线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：GS,ES,PQ。 区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。 相图标注：相组成物标注的相图。 组织组成物标注的相图。 3 合金分类：工业纯钛（C%<0.0218%）、碳钢（0.0218 （1） 典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。 （2） 重要问题：Fe3CⅠ, Fe3CⅡ, Fe3CⅢ 的意义及其最大含量计算。 Ld-Ld`转变。 二次杠杆的应用。 5 含碳量对平衡组织和性能的影响 （1） 对平衡组织的影响（随C%提高） 组织：α＋Fe3CⅢ Ld`＋Fe3CⅠ； 相：α减少，Fe3C增多； Fe3C形态：Fe3CⅢ（薄网状、点状） 共析Fe3C（层片状） Fe3CⅡ（网状） 共晶Fe3C（基体） Fe3CⅠ（粗大片状）。 （2） 对力学性能的影响 强度、硬度升高，塑韧性下降。 （3） 对工艺性能的影响 适合锻造：C%<2.11%，可得到单相组织。 适合铸造：C%～4.3%。，流动性好。 适合冷塑变：C%<0.25%，变形阻力小。 适合热处理：0.0218~2.11，有固态相变。 第七节 相图的热力学解释 图示讲解 第八节 铸锭组织及其控制 1 铸锭组织 （1） 铸锭三区：表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。 （2） 组织控制：受浇铸温度、冷却速度、化学成分、变质处理、机械振动与搅拌等 因素影响。 2 铸锭缺陷 （1） 微观偏析 （2） 宏观偏析 正偏析 反偏析 比重偏析 （3） 夹杂与气孔 夹杂：外来夹杂和内生夹杂。 气孔：析出型和反应型。 （4） 缩孔和疏松 形成：凝固时体积缩小－补缩不足－形成缩孔。 分类：集中缩孔（缩孔、缩管）和分散缩孔（疏松，枝晶骨架相遇，封闭液体，造成补缩困难形成。） 第五章 三元相图 第一节 总论 1 三元相图的主要特点 （1） 是立体图形，主要由曲面构成； （2） 可发生四相平衡转变； （3） 一、二、三相区为一空间。 2 成分表示法－成分三角形（等边、等腰、直角三角形） （1） 已知点确定成分； （2） 已知成分确定点。 3 成分三角形中特殊的点和线 （1） 三个顶点：代表三个纯组元； （2） 三个边上的点：二元系合金的成分点； （3） 平行于某条边的直线：其上合金所含由此边对应顶点所代表的组元的含量一定。 （4） 通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所代表的两组元的比值恒定。 4 平衡转变的类型 （1）共晶转变：L0 T αa+βb+γc; （2）包晶转变：L0＋αa+βb T γc; （3） 包共晶转变：L0＋αa T βb+γc; 还有偏共晶、共析、包析、包共析转变等。 5 共线法则与杠杆定律 （1） 共线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡时，合金的成分点和两个平衡相 的成分点必然位于成分三角形的同一条直线上。（由相率可知，此时系统有一个自由度，表示一个相的成分可以独立改变，另一相的成分随之改变。） （2） 杠杆定律：用法与二元相同。 两条推论 （1） 给定合金在一定温度下处于两相平衡时，若其中一个相的成分给定，另一个相 的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上。 （2） 若两个平衡相的成分点已知，合金的成分点必然位于两个已知成分点的连线上。 6 重心定律 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（由相率可知，此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是确定的。） 平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为支点。计算方法同杠杆定律。 第二节 三元匀晶相图 1 相图分析 点：Ta, Tb, Tc-三个纯组元的熔点； 面：液相面、固相面；