题目

11.利用 Pt-Ag 相图(图 4-2-5 所示),分析含20%Ag、 .4% Ag 60%Ag的合金的平衡凝固过程,画出其-|||-室温组织示意图。-|||-1800 A-|||-1772 -1 I lI-|||-1600 1-|||-1-|||-1400 L+α L-|||-1200 P H 2 1186°C D 2 C-|||-α 10.5 42.4 3 66.8 L +β-|||-1000 B-|||-alpha +beta 961.93℃-|||-800 β-|||-600-|||-B F-|||-Pt 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ag-|||-WA _(A)%

题目解答

答案

解析

本题主要考察对二元相图的理解和运用，通过分析不同成分合金在相图中的位置和变化，来确定其平衡凝固过程和室温组织。解题的关键在于明确相图中各区域代表的相、相界线的意义以及相转变的条件，利用杠杆定律判断相转变过程中各相的量的变化。

含 20%Ag 的 Pt - Ag 合金（合金Ⅲ）

  1. 高温液相阶段：合金Ⅲ在相图中位于液相区，当冷却到液相线（1 点）时，开始结晶出初晶α相。这是因为在该温度下，合金的成分达到了α相的固溶极限，开始有α相从液相中析出。
  2. 包晶转变前：在 1 - 2 温度区间，随着温度降低，液相不断析出初晶α相。因为温度降低，α相的固溶度减小，液相中α相的成分沿着液相线变化，α相的量不断增加。
  3. 包晶转变：在 2 点温度，发生包晶转变 $L_{C}+\alpha_{P}\rightarrow\beta_{D}$。根据杠杆定律，在包晶转变前，液相和α相的量可以通过杠杆定律计算。与合金Ⅰ（含 42.4%Ag）比较可知，合金Ⅲ中α相的量相对较多，包晶转变后必有α相剩余。
  4. 后续冷却过程：继续冷却，α相中不断析出β相，β相中不断析出αⅡ相。这是因为随着温度降低，α相和β相的固溶度都减小，会从各自的固溶体中析出第二相。所以合金Ⅲ在室温下的平衡组织为 $\alpha+\beta+\beta_{\mathrm{II}}+\alpha_{\mathrm{II}}$。

含 42.4%Ag 的 Pt - Ag 合金（合金Ⅰ）

  1. 高温液相阶段：合金Ⅰ在 1 以上温度为液相，处于相图的液相区。
  2. 包晶转变：当冷却到 D 点温度时，α相成分达到 P 点，L 相成分达到 C 点，这时发生包晶转变 $L_{C}+\alpha_{P}\rightarrow\beta_{D}$。L 相和α相全部转变为β相。
  3. 后续冷却过程：继续冷却，β相的固溶度沿其固溶度线 DF 变化，由于固溶度减小，不断析出α相。所以合金Ⅰ在室温下的平衡组织为 $\beta+\alpha$。

含 60%Ag 的 Pt - Ag 合金（合金Ⅱ）

  1. 初晶α相析出：合金Ⅱ冷却到液相线（1 点）时，开始结晶出初晶α相。因为在该温度下，合金的成分达到了α相的固溶极限，开始有α相从液相中析出。
  2. 包晶转变前：在 1 - 2 温度区间，随着温度降低，液相不断析出初晶α相。液相中α相的成分沿着液相线变化，α相的量不断增加。
  3. 包晶转变：在 2 点温度发生包晶转变 $L_{C}+\alpha_{P}\rightarrow\beta_{D}$。由杠杆定律并与合金Ⅰ比较可知，包晶转变后必有液相剩余。
  4. 剩余液相转变：在 2 - 3 温度冷却，剩余液相按匀晶转变全部转变为β相。因为在这个温度区间，液相的成分和温度条件满足匀晶转变的要求。
  5. 后续冷却过程：在 4 点以下冷却，β相中不断析出α相。这是因为随着温度降低，β相的固溶度减小，会从β相中析出α相。所以合金Ⅱ在室温下的平衡组织为 $\beta+\alpha$。