38 金属学与热处理 图28(a)给出纯Cu、Ni的含量分别为wN30%、1N50%、1N70%的合金及纯N的冷却 曲线。可见,纯Cu和纯Ni的冷却曲线都有一水平阶段,表示其结晶的临界点,其他三种 合金的冷却曲线都没有水平阶段,但有两次转折,转折点所对应的温度代表两个临界点 表明这些合金都是在一定温度范围内进行结晶,温度较高的临界点是开始结晶温度,称上 临界点,温度较低的临界点是结晶终了温度,称为下临界点。 将上述的临界点标在温度一成分坐标图中,再将相应的临界点连接起来,就得到图2.8(b) 所示的Cu-Ni相图。其上临界点的连接线称为液相线,表示合金在缓慢冷却过程中开始结 晶(或在加热过程中熔化终了)的温度;下临界点的连线称为固相线,表示合金在冷却过程 中结晶终了(或在加热时开始熔化)的温度。这两条曲线把CuNi合金相图分成三个相区, 液相线以上区域表明所有合金均为液相,用符号L表示。固相线以下的区域表明所有合金 均为固相,用符号α表示。液、固相线之间的区域是液相与固相两相平衡共存的区域,以 L+a表示。 2.相律及杠杆定律 (1)相律。相律是表示在平衡条件下,系统的自由度数、组元数和相数之间的关系 是系统平衡条件的数学表达式,是检验、分析和使用相图的重要工具,所测定的相图是否 正确,要用相律检验。在研究和使用相图时,也要用到相律。 相律可用式(24)表示 2 当系统的压力为常数时,则为 式中, 系统的组元数 平衡条件下系统中的相数; 自由度数。所谓自由度是指在保持合金系中相的数目不变的条件下,合金系中 可以独立改变的影响合金状态因素的数目,自由度∫不能为负数 影响合金状态的因素有合金的成分、温度和压力。当压力不变时,则合金的状态由成 分和温度两个因素确定 利用相律可以判断在一定条件下系统最多可能平衡共存的相数目。当组元c给定时, 自由度∫越小,平衡共存的相数越多。当戶=0时,由式(2-4)得出 p=c+2 压力恒定时: 式(2-7)表明,在压力给定的条件下,系统中可能出现的最多平衡相数比组元数多1 例如:一元系c=1,p=2,即最多可以两相共存。二元系c=2,p=3,最多可以三相平衡共存, 等待 利用相律可以说明纯金属或合金结晶时的某些差别,例如纯金属结晶时存在液体与固 体两相,即p=2,由相律可得出∫=1-2+1=0。因此,纯金属在结晶时温度不能改变,只能 在恒温下进行,在冷却曲线上表现为水平线段;二元合金在结晶时,如果是固、液两相平衡 共存,则∫=2-2+1=1,有一个自由度数,即有一个可以改变的影响因素,因而可以在一 定的温度范围内进行结晶。如果在二元合金结晶时出现三相平衡共存,则∫=2-3+1=0,·38· 金属学与热处理 ·38· 图 2.8(a)给出纯 Cu、Ni 的含量分别为 wNi30%、wNi50%、wNi70%的合金及纯 Ni 的冷却 曲线。可见，纯 Cu 和纯 Ni 的冷却曲线都有一水平阶段，表示其结晶的临界点，其他三种 合金的冷却曲线都没有水平阶段，但有两次转折，转折点所对应的温度代表两个临界点， 表明这些合金都是在一定温度范围内进行结晶，温度较高的临界点是开始结晶温度，称上 临界点，温度较低的临界点是结晶终了温度，称为下临界点。 将上述的临界点标在温度—成分坐标图中，再将相应的临界点连接起来，就得到图 2.8(b) 所示的 Cu-Ni 相图。其上临界点的连接线称为液相线，表示合金在缓慢冷却过程中开始结 晶(或在加热过程中熔化终了)的温度；下临界点的连线称为固相线，表示合金在冷却过程 中结晶终了(或在加热时开始熔化)的温度。这两条曲线把 Cu-Ni 合金相图分成三个相区， 液相线以上区域表明所有合金均为液相，用符号 L 表示。固相线以下的区域表明所有合金 均为固相，用符号α 表示。液、固相线之间的区域是液相与固相两相平衡共存的区域，以 L+ α 表示。 2. 相律及杠杆定律 (1) 相律。相律是表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系， 是系统平衡条件的数学表达式，是检验、分析和使用相图的重要工具，所测定的相图是否 正确，要用相律检验。在研究和使用相图时，也要用到相律。 相律可用式(2-4)表示： f=c－p＋2 (2-4) 当系统的压力为常数时，则为 f=c－p＋1 (2-5) 式中，c——系统的组元数； p——平衡条件下系统中的相数； f ——自由度数。所谓自由度是指在保持合金系中相的数目不变的条件下，合金系中 可以独立改变的影响合金状态因素的数目，自由度 f 不能为负数。 影响合金状态的因素有合金的成分、温度和压力。当压力不变时，则合金的状态由成 分和温度两个因素确定。 利用相律可以判断在一定条件下系统最多可能平衡共存的相数目。当组元 c 给定时， 自由度 f 越小，平衡共存的相数越多。当 f=0 时，由式(2-4)得出： p=c＋2 (2-6) 压力恒定时： p=c＋1 (2-7) 式(2-7)表明，在压力给定的条件下，系统中可能出现的最多平衡相数比组元数多 1， 例如：一元系 c=1，p=2，即最多可以两相共存。二元系 c=2，p=3，最多可以三相平衡共存， 等待。 利用相律可以说明纯金属或合金结晶时的某些差别，例如纯金属结晶时存在液体与固 体两相，即 p=2，由相律可得出 f =1－2＋1=0。因此，纯金属在结晶时温度不能改变，只能 在恒温下进行，在冷却曲线上表现为水平线段；二元合金在结晶时，如果是固、液两相平衡 共存，则 f =2－2＋1=1，有一个自由度数，即有一个可以改变的影响因素，因而可以在一 定的温度范围内进行结晶。如果在二元合金结晶时出现三相平衡共存，则 f =2－3＋1=0