§6-3共晶合金結晶一、共晶轉變機制Pb-Sn二元相圖LE→αC+βD這一轉變如何進行？共晶組織如何形成、長大？t/℃1.共晶核心的形成交替形核：在一定的過冷度下，由于兩固溶體的成分的差別，總有一個固相領先形核，它稱為領先相，設領先相為β，由于β富集溶質B組元，其生長時附近液體則出現溶質貧化區，β的存在和液體中溶質的貧化，α相將附著在β上形核并長大，同理在α相外將附著β的形核長大。于是兩相交替形核、長大，構成了共晶組織。共同生長：兩個相長大時都要排放相應的溶質組元，排出的溶質將阻礙自身的生長，但兩相同時生長時，一相排出的組元正是另一相生長所需要的，所以兩相的生長過程將互相促進，最后是兩相共同攜手長大。由于兩固相的成分是固定的，綜合成分應和液體的成分相同，它們的數量反映在二者的厚度相對比例上。2.共晶體的長大a)片層狀交替形核生長b)片層狀共晶分離擴散片層狀共晶的形核與生長b)二、共晶組織形貌1.共晶組織及分類(1)按微觀特征分：層片狀，棒狀，球狀，針狀，螺旋狀等。當兩個固相都是金屬性較強相時，共晶體一般生長成層片狀。當兩相的相對數量比相差懸殊時，在界面能的作用下，數量較小的相將收縮為條、棒狀，更少時為纖維狀，甚至為點(球)狀。當有一相或兩相都具有較強的非金屬性時，它們表現出較強的各向異性，不同方向的生長速度不同，并且有特定的角度關系，同時生長過程要求的過冷度也有差異，往往有一個相在生長中起主導作用，決定了兩相的分布，共晶體的形態也具有獨特性，這時常見的形態有針狀、骨肋狀、蜘蛛網狀、螺旋狀等。共晶組織形貌典型共晶組織橫截面片層狀棒狀球狀針狀螺旋狀蛛網狀放射狀(2)按共晶兩相本性與液固界面結構分3類：①金屬-金屬型（粗糙-粗糙界面）呈片層狀、棒狀共晶。②金屬-非金屬型（粗糙-光滑界面）呈針狀、骨骼狀共晶。③非金屬-非金屬型（光滑-光滑界面）這類共晶在陶瓷、硅酸鹽、有機高分子材料中出現，形態資料很少。2.影響共晶體形貌的因素構成共晶體兩相的性質及相的體積分數會影響晶體形貌。當兩相中的一相占30～50％時，呈片層狀；當兩相中的一相<30％時，呈棒狀。第三組元加入會在界面前沿液相內造成成分過冷影響其生長。如純組元兩相共晶體生長保持平面界面，加入雜質或第三組元會以胞狀生長，當含量較多時也會發展成樹枝狀。三、亞共晶與過共晶合金中初生相形態初生相的形態與相的性質有關。純金屬或以金屬為基的固溶體相，是按勻晶轉變得到的產物，組織中呈樹枝狀；若初生相為非金屬相或化合物則呈針狀、片狀或多邊多角狀。a)Pb-Sn過共晶合金b)Pb-Sb亞共晶合金初生相形態四、共晶系合金的非平衡結晶1.偽共晶區由非共晶成分在非平衡冷卻條件下所得到的全部共晶組織稱為偽共晶。熱力學偽共晶區單純從熱力學考慮，當合金溶液過冷到兩條液相線的延長線所包圍的影線區時，可得到偽共晶組織。過冷度△T增大，偽共晶區增大。

E點附近的合金（C1、C2)快冷可得到(α+β)的偽共晶組織。熱力學偽共晶區

(2)動力學偽共晶區動力學偽共晶區偏移與變形2.離異共晶（C3合金)結晶時在先共晶相（初生相）α數量較多而共晶體數量甚少的情況下，共晶組織中與先共晶相相同的那一相會依附于先共晶相生長，并把另一相推向最后凝固的晶界處，從而使共晶組織特征消失，呈兩相分離狀態，稱為離異共晶。

Al-Sn合金離異共晶3.不平衡共晶組織（C4合金)合金C4在平衡態下結晶時不發生共晶轉變，但在非平衡條件下由于固相成分線偏離固相線TAC（變為圖中虛線）和鑄模冷卻具有定向散熱特征，使最后結晶部分的液體內溶質富集達到共晶成分，過冷后發生共晶轉變得到少量共晶組織。

§6-4鑄錠組織的形成與控制一、鑄錠三晶區及其形成機制鑄錠三晶區：表層細晶區－強過冷,非均勻形核。柱狀晶區－純金屬:過冷度減小,形核困難,沿散熱方向生長;合金:成分過冷,一次軸發達,沿散熱方向生長。中心等軸晶區－均勻散熱、液相區成分過冷、熔體對流導致細晶漂移或枝晶破碎。鑄錠三晶區示意圖1－細晶區2－柱狀晶區3－中心等軸晶區二、影響鑄錠組織的因素受澆鑄溫度、冷卻速度、化學成分、變質處理、機械振動與攪拌等因素影響。鑄模冷卻能力強，澆注溫度高，散熱方向性強，液體內正溫度梯度大時形成柱狀晶。金屬純度越高，越有利于柱狀晶的發展。必須抑制柱狀晶的發展，避免出現穿晶。采取下列措施：（1）機械攪動破壞柱狀晶生長；（2）增加籽晶，增大中心等軸晶區；（3）孕育處理，加入形核劑，促進非均勻形核。§6-5凝固技術一、定向凝固

定向凝固是使鑄件全部沿同一方向生長。由此產生有相同取向的