合金相图又称为合金平衡图或合金状态图，它表示平衡状态下合金系中不同成分合金在不同温度下由哪些平衡相（或组织）组成，以及合金相之间平衡关系的图形。

相图的表示方法

二元合金相图，是以温度为纵坐标、以合金成分为横坐标的平面图形。

现以Cu-Ni合金相图为例来说明二元合金相图表示方法。

Cu-Ni合金的冷却曲线及相图

                        

 

相图的建立方法

合金相图都是用实验方法测定出来的。

♦  配制一系列成分不同的Cu-Ni合金

♦  用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线

                                          热分析法

♦  找出各冷却曲线上的临界点

♦  将各个合金的临界点分别标注在温度—成分坐标图中相应的合金线上

♦  连接各相同意义的临界点，所得的线称为相界线

凡是二元合金系中两组元在液态和固态下均无限互所构成的相图称为二元匀晶相图。

相图分析

图中t_A =1083℃为纯铜的熔点；t_B=1455℃为纯镍的熔点。t_A Lt_B为液相线， t_ALt_B为固相线。

合金结晶过程分析

  

杠杆定律及应用

设合金总重量为Q，液相重量为Q_L，固相重量为Q_α。

则：          Q_L+Q_α=Q                             （1）

                 Q_L·x₁+Q_α·x₂=Q·x               （2）

将（1）式代入（2）式得：

Q_L·x₁+Q_α·x₂=（Q_L+Q_α）·x

Q_L（x_2­-x）=Q_L(x-x₁)

由图3.10可见：(x₂-x)=bc  (x-x₁)=ac

代入上式即得：Q_α·bc=Q_L·ac

或    

设液相的相对重量为L，固相的相对重量为α，则：

必须指出，杠杆定律不仅适用于匀晶相图两相区中两平衡相的相对重量计算，对其他类型的二元合金相图两相区中两平衡相的相对重量计算也同样适用。

共晶转变和共晶相图

含义：由一定成分的液相在恒温下同时转变成两个一定成分的固相的转变。

用反应式表达为：L＝α+β

共析转变和共析相图

在恒温下由一定成分的固相同时生成两个成分不同的新固相的转变。

其反应表达式为：γ＝＝α+β；

共析反应的产物称为共析组织。

共晶转变的产物为两个相的机械混合物，称其为共晶体或共晶组织，组织细密。

包晶转变和包晶相图

由一定成分的液相和一定成分的固相生成另一个一定成分新固相地反应---包晶转换反应。

反应式为：L+α＝β

由于新相β是包围着初生相α生长故称包晶转变。

具有稳定化合物的二元相图

稳定化合物是指在熔化前既不分解也不产生任何化学反应的化合物，形成稳定化合物的二元合金时，相图的特征是出现垂直于成分轴的一条垂线。

形成单相固溶体的合金

形成单相固溶体的合金相图是匀晶相图。               

 固溶体合金的物理及力学性能与其成分的关系

单相固溶体合金具有较好的塑性，所以它的压力加工性能良好。但它在切削加工时由于切屑不易剥落、不易断屑、加工表面光洁度较差等原因，使其切削加工性能差。另外它的铸造性能也不好。

 

固溶体合金的铸造性能与其成分的关系

形成两相混合物的合金

 合金形成两相混合物时的物理及力学性能与其成分的关系          合金形成两相混合物时的铸造性能与其成分的关系

当合金形成两相混合物时，合金压力加工性能不如单相固溶体的好。但其切削加工性能较好。就铸造性能来说，共晶合金最好，因为它在恒温下进行结晶，同时熔点又最低，具有较好的流动性，在结晶时易形成集中缩孔，铸件的致密性好。故在其它条件许可的情况下，铸造用金属材料尽可能选用共晶合金。