分析相图中合金冷却过程

5.1.2　二元合金相图的建立

合金相图又称状态图或平衡图，是表示在平衡（极其缓慢加热或冷却）条件下，合金系中各种合金状态与温度、成分之间关系的图形。所以，通过相图可以了解合金系中任何成分的合金，在任何温度下的组织状态，在什么温度发生结晶和相变，存在几个相，每个相的成分是多少等。但是必须注意，在非平衡状态时（即加热或冷却较快），相图中的特性点或特性线要发生偏离。

在生产实践中，相图可作为正确制定铸造、锻压、焊接及热处理工艺的重要依据。

图5-1　Cu-Ni合金相图的测绘

由两个组元组成的合金相图称为二元合金相图。二元合金相图一般可以采用热分析法、热膨胀法、电阻法及X射线结构分析法等各种实验方法进行测绘，其中应用最多的是热分析法。它是通过准确测定各成分合金的各个临界点或特征点——合金的熔点和固态转变温度来反映该系合金的相和温度、成分之间的关系的。

现以Cu–Ni合金相图为例，来说明二元合金相图的建立方法。

（1）熔配不同成分的一系列Cu–Ni合金，进行热分析实验。

（2）利用热分析仪分别测定每种合金的冷却曲线，找出各个冷却曲线上临界点（转折点或平台）的温度。

（3）画出温度—成分坐标系，在各合金成分垂线上标出临界点温度。

（4）将具有相同意义的点用光滑的曲线连接起来，标明各区域内所存在的相，就得到Cu–Ni合金相图，如图5-1所示。图中纵坐标表示温度，横坐标表示合金成分。横坐标从左到右表示合金成分的变化，即镍的质量分数ω_Ni由0向100%逐渐增大，铜的质量分数ω_Cu相应的由100%向0逐渐减少。在横坐标上任何一点都代表一种成分的合金，例如C点代表ω_Ni为40%+ω_Cu为60%的合金，而D点代表ω_Ni为80%+ω_Cu为20%的合金。

在绘制二元合金相图时，熔配一系列成分相差不大的合金种类越多，得到的冷却曲线越多，相同特征点数量越多，连接这些特征点而形成的相图就越准确。