共晶合金的分類及共晶組織的特點

共晶合金分為規(guī)則共晶和非規(guī)則共晶。

1.規(guī)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(guī)則的棒狀或?qū)悠瑺?。具體形狀由兩相界面能決定。

2.非規(guī)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，晶體長大有強烈的方向性；

（4）組織形態(tài)多種多樣。

共晶合金的結(jié)晶方式

當合金液過冷到兩相液相線的延長線所包圍的影線區(qū)內(nèi)時，導致熔體內(nèi)兩相組元的過飽和，提供了共晶結(jié)晶的驅(qū)動力，兩相傾向同時析出。實際上，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行結(jié)晶：共生生長和 離異生長。

結(jié)晶時，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所需組元，使兩相彼此合作、一起向前生長，稱共生生長。

兩相共同生長的固液界面稱共生界面。領(lǐng)先相獨立生核，并在自由生長條件下長大的共晶體，具有球團形輻射狀結(jié)構(gòu)，稱共晶團。

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

離異共晶分“晶間偏析型”和“暈圈型”兩種類型。

1.“晶間偏析型”離異共晶

（1）由系統(tǒng)本身的原因所引起：如果合金成分偏離共晶點很遠，初晶相長得很大，共晶成分的殘留液體很少，類似于薄膜分布于枝晶之間。當共晶轉(zhuǎn)變時，一相就在初晶相的枝晶上繼續(xù)長出，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，初晶相長得較大，如另一相不能以初生相為襯底而生核，或因液體過冷傾向大使該相析出受阻時，初生相就繼續(xù)長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)常地見到這種暈圈組織。由于兩相在生核能力和生長速度上的差別，第二相環(huán)繞著領(lǐng)先相表面生長而形成一種鑲邊外圍層的情況，此外圍層稱為“暈圈” 。

近平衡狀態(tài)下的共晶共生區(qū)

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延長線所包圍的影線區(qū)時，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。影線區(qū)域稱共晶共生區(qū)（僅從熱力學觀點考慮）。實際共晶共生區(qū)必須將熱力學和動力學因素綜合考慮。實際共晶共生區(qū)可分為對稱型和非對稱型。

（1）組成共晶的兩個組元熔點相近；

（2）兩條液相線形狀彼此對稱；

（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。

非小平面—非小平面（或金屬—金屬）共晶合金的共生區(qū)屬此類。

（1）組成共晶的兩個組元熔點相差較大；

（2）兩條液相線形狀不對稱，共晶點通?？拷腿埸c組元一側(cè)；

（3）共晶兩相性質(zhì)相差很大；

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

（5）為滿足共生生長條件，需要在含較多高熔點組元的合金成分下進行共晶轉(zhuǎn)變，所以共晶區(qū)要偏向高熔點組元一側(cè)。兩相性質(zhì)差別越大，偏離越嚴重。

大多數(shù)非小平面—小平面（或金屬—非金屬）共晶合金的共生區(qū)屬此類。