2.單相銅合金的鑄錠組織特征
銅合金的凝固過程為非平衡過程,所以其鑄錠組織一般偏離平衡態(tài)。下面以勻晶、包晶及共晶二元系合金為例說明。
勻晶系相圖及某合金凝固時可能的非平衡固相線軌跡。
    

一包晶系相圖和某合金凝固時可能的非平衡固相線軌跡。與勻晶系合金類似,a1-a4表示x合金凝固時固相(a)平均成分的走向,即非平衡固相線。x合金按平衡態(tài)凝固時,固相點(diǎn)溫度應(yīng)為T3,凝固完畢應(yīng)為a單相固溶體晶粒。但在非平衡凝固的情況下,x合紫銅止水片Cu30Ni合金鑄造顯金冷至T4溫度時,剩余的液相L4將與部分固相a4發(fā)生包晶反應(yīng),即a4+L4→B,完成 的凝固過程,因此該合金的 凝固溫度為T4,并產(chǎn)生了一種通過包晶反應(yīng)而得到的新相B。此種B相為非平衡相,因?yàn)榘雌胶鈶B(tài),該相在x合金中是不存在的。一共晶系相圖和某合金凝固時可能的非平衡固相線軌跡。x合金凝固過程與上面兩個系列合金類似,a1-a表示x合金凝固時固相平均成分的走向。按平衡態(tài)凝固x合金的固相點(diǎn)溫度將為T3,凝固后合金組織為a單相固溶體晶粒。但在實(shí)際的非平衡凝固條件下,紫銅止水片在T溫度時,剩余液相(L。)將發(fā)生共晶反應(yīng)即L。→a+,生成平衡態(tài)下不存在的非平衡共晶。

Cu10Zm合金的鑄態(tài)組織,該合金為a單相固溶體,枝晶干富銅,枝晶間富鋅。當(dāng)CuZn合金中鋅含量達(dá)30%-32%時,則因非平衡凝固會導(dǎo)致枝晶間出現(xiàn)少量B相(包晶反應(yīng)所得)。紫銅止水片Cu7A合金及Cu6.55n0.1P合金鑄態(tài)組織。從圖2-18(a)可知,平衡態(tài)為單相a固溶體的Cu7A合金,在鑄態(tài)下,基體為具有枝晶偏析的a固溶體,枝晶間出現(xiàn)非平衡的少量(a+Y2)共析產(chǎn)物。這種共析體是因非平衡結(jié)晶時生產(chǎn)了非平衡共晶(a+B),其中的β相再發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所致。Cu6.55m0.1P合金在平衡態(tài)亦應(yīng)為單相的a固溶體,但在鑄錠時非平衡凝固的條件下,基體a具有較嚴(yán)重的枝晶偏析枝晶間富錫和磷,在一定情況下可能在枝間出現(xiàn)(a+8)共析體及Cu3P化合物(可視為++Cu3P三相低熔共晶)CuAl系合金中,當(dāng)含鋁量超過7%時會出現(xiàn)β相。在降至一定溫度時,B相會發(fā)生共析分解,生成a+y2共析體。含鋁較高的圖2-17Cu-10Zn合金鑄態(tài)組織120合金,凝固時亦會首先生成B晶粒,溫度進(jìn)步降低時,將從B相基體中析出具有魏氏組織特征的a相。