转熔型固相有限互溶的二元系特性分析

在图3.5a的实例中，虽然生成均匀连续固溶体，但是有时因为两个组元“匹配”得不是那么理想，继续冷却到较低温度时，在均匀的固溶体的固相中会出现不能完全互溶的分裂区——（A）+（B）的两相区（组元A或B外加括号，通常表示以此组元为主的有限固溶体），如图3.7a所示。这种情况在均匀连续固溶体相图的实例中，经常可以看到。当两个组元“匹配”得更差，例如，甚至两个组元的结晶格子都不相同时，分裂区的面积就会更大，分裂区的温度上限就会更高，而会存在虚拟的如图3.7b所示图形。而在相图上就会表现出图3.7c的现实图形，称为“转熔型有限固溶体”的二元系。

图3.7 具有转熔型有限固溶体二元系的生成

分析合金的冷却过程十分重要，在冷却过程中，合金的总组成不会变化，但过程中合金液相的组成和质量，以及和液相平衡的固相的组成和质量却是随冷却过程而不断变化着的。在图3.8中，有一个合金组成为m，当温度为T_m时合金呈液态。冷却到温度为T₁时，开始从组成为l₁的液相中析出组成为s₁的固溶体；冷却至T₂时，液相的组成为l₂，析出的固相是与之平衡的s₂，合金的状态点在x点。在l₂xs₂的线段上l₂x的长短表示固相的量，xs₂的长短表示液相的量。于是就有：

l₂×（l₂-x）=（x-s₂）×s₂或l₂/s₂=（x-s₂）/（l₂-x）这就是所谓的杠杆规则（leverprinciple），可以用来估算在一定温度下（或在该温度淬火后），合金中液相和固相的比例。

温度冷却到T_p，合金的状态点到达y，液相的组成就到达了p点，此时液相p和组成为a和b的两个固相处于平衡，体系的自由度F=2（组元数）+1（恒压）-3（相数）=0，因此在此处组成和温度都是固定不变的。a点的位置在p点和b点之间，此时的化学反应是：

当体系的温度稍高于T_p一个极小的Δt时，与a点对应的（A）晶体就熔化消失转而生成与b点对应的固溶体（B）。因此称a点为转熔点（peritecticpoint），其平衡为转熔反应（peritecticreaction）。当体系的温度稍低于T_p一个极小的Δt时，组成为p的液相就和组成为b的固相反应，开始转而结晶成另一个组成为a的固体。(www.xing528.com)

较快速度冷却的转熔型液态合金，由于固相扩散平衡滞后，其断面的金相图形往往呈层层包裹状，一些学界根据这种图形而称a点为“包晶点”，该温度下的化学反应为包晶反应。但是用一个较快速度冷却的、不平衡合金的金相图形来诠释一个热力学平衡的化学反应显然是不当的。在这里与转熔点和转熔反应对应，如将这种合金冷却结晶时的a点称为“转晶点”，其平衡为“转晶反应”似更为贴切，从而可以撇除金相图形对平衡结构的误解。当然在这里需要将“转晶”一词与“多晶转变”相混淆的概念中剥离出来。

温度低于T_p时，合金m就由固溶体（A）+（B）构成。

在图3.8中，如果另一个合金组成为n，温度为T_m时，合金是液态的。冷却到温度为T₃时，从组成为l₃的液相中析出组成为s₃的固溶体与之平衡；冷却至T₄时，液相的组成为l₄，析出的固相是与之平衡的s₄。由杠杆规则可以看出这时液相的量已经是0了，剩下状态点为s₄的固相（A），结晶过程就告结束。这一过程并不经过转熔反应。

图3.8 具有转熔型有限固溶体二元系的结晶—熔化平衡