共晶合金（共晶合金）

共晶合金的分類(lèi)及共晶組織的特點(diǎn)

共晶合金分為規則共晶和非規則共晶。

1.規則共晶

由金屬—金屬相或金屬—金屬間化合物相，即非小平面—非小平面相組成；

組成相的形態(tài)為規則的棒狀或層片狀。具體形狀由兩相界面能決定。

2.非規則共晶

（1）由金屬—非金屬相（非小平面—小平面）和非金屬—非金屬（小平面—小平面）相組成；

（2）組織形態(tài)隨凝固條件不同（成分、冷速、冶金處理）而變化；

（3）小平面相各向異性，晶體長(cháng)大有強烈的方向性；

（4）組織形態(tài)多種多樣。

共晶合金的結晶方式

當合金液過(guò)冷到兩相液相線(xiàn)的延長(cháng)線(xiàn)所包圍的影線(xiàn)區內時(shí)，導致熔體內兩相組元的過(guò)飽和，提供了共晶結晶的驅動(dòng)力，兩相傾向同時(shí)析出。實(shí)際上，析出總有先后，先析出相為領(lǐng)先相，然后在表面析出另一相。在不同條件下，共晶合金可采取兩種方式進(jìn)行結晶：共生生長(cháng)和 離異生長(cháng)。

結晶時(shí)，后析出相依附于領(lǐng)先相表面析出，形成具有兩相共同生長(cháng)界面的雙相核心，然后依靠溶質(zhì)原子在界面前沿兩相間橫向擴散，互相不斷為對方提供生長(cháng)所需組元，使兩相彼此合作、一起向前生長(cháng)，稱(chēng)共生生長(cháng)。

兩相共同生長(cháng)的固液界面稱(chēng)共生界面。領(lǐng)先相獨立生核，并在自由生長(cháng)條件下長(cháng)大的共晶體，具有球團形輻射狀結構，稱(chēng)共晶團。

若共晶兩相沒(méi)有共同的生長(cháng)界面，它們各以不同速度獨立生長(cháng)，兩相析出在時(shí)間和空間上都彼此分離，形成組織中沒(méi)有共生共晶特征。這種共晶結晶方式為離異生長(cháng)，形成的組織稱(chēng)離異共晶。

離異共晶分“晶間偏析型”和“暈圈型”兩種類(lèi)型。

1.“晶間偏析型”離異共晶

（1）由系統本身的原因所引起：如果合金成分偏離共晶點(diǎn)很遠，初晶相長(cháng)得很大，共晶成分的殘留液體很少，類(lèi)似于薄膜分布于枝晶之間。當共晶轉變時(shí)，一相就在初晶相的枝晶上繼續長(cháng)出，面把另一相單獨留在枝晶間。

（2）由另一相的生核困難所引起：合金偏離共晶成分，初晶相長(cháng)得較大，如另一相不能以初生相為襯底而生核，或因液體過(guò)冷傾向大使該相析出受阻時(shí)，初生相就繼續長(cháng)大而把另一相留在枝晶間。

2.“暈圈型”離異共晶形成

在兩相性質(zhì)差別較大的非小晶面—小晶面共晶合金中能更經(jīng)常地見(jiàn)到這種暈圈組織。由于兩相在生核能力和生長(cháng)速度上的差別，第二相環(huán)繞著(zhù)領(lǐng)先相表面生長(cháng)而形成一種鑲邊外圍層的情況，此外圍層稱(chēng)為“暈圈” 。

近平衡狀態(tài)下的共晶共生區

平衡條件下，只有共晶成分合金才能獲得100%共晶組織。近平衡條件下，即使非共晶成分合金，當較快冷卻到兩條液相線(xiàn)延長(cháng)線(xiàn)所包圍的影線(xiàn)區時(shí)，也能獲得100%共晶組織。這樣由非共晶成分獲得的共晶組織為偽共晶組織。影線(xiàn)區域稱(chēng)共晶共生區（僅從熱力學(xué)觀(guān)點(diǎn)考慮）。實(shí)際共晶共生區必須將熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素綜合考慮。實(shí)際共晶共生區可分為對稱(chēng)型和非對稱(chēng)型。

（1）組成共晶的兩個(gè)組元熔點(diǎn)相近；

（2）兩條液相線(xiàn)形狀彼此對稱(chēng)；

（3）共晶兩相性質(zhì)相近；

（4）兩相在共晶成分附近析出能力相當，易于形成彼此依附的雙相核心；

（5）兩相在共晶成分附近擴散能力接近，易于保持兩相等速協(xié)同生長(cháng)。

非小平面—非小平面（或金屬—金屬）共晶合金的共生區屬此類(lèi)。

（1）組成共晶的兩個(gè)組元熔點(diǎn)相差較大；

（2）兩條液相線(xiàn)形狀不對稱(chēng)，共晶點(diǎn)通常靠近低熔點(diǎn)組元一側；

（3）共晶兩相性質(zhì)相差很大；

（4）高熔點(diǎn)相易于析出，為領(lǐng)先相，其生長(cháng)速度也較快，對原子的需求較多；

（5）為滿(mǎn)足共生生長(cháng)條件，需要在含較多高熔點(diǎn)組元的合金成分下進(jìn)行共晶轉變，所以共晶區要偏向高熔點(diǎn)組元一側。兩相性質(zhì)差別越大，偏離越嚴重。

大多數非小平面—小平面（或金屬—非金屬）共晶合金的共生區屬此類(lèi)。