相圖
二元共晶系統(binary eutectic system)
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兩種金屬在液態彼此喜歡,在固態卻只部分互溶。把它們混在一起會發生一件出人意料的事:某些混合的熔化溫度比任一純金屬都低。共晶(eutectic)在希臘文是「容易熔化」。錫鉛銲料是經典例子,其中某個特定比例熔點最低,這正是它接合時流動性好的原因。
更精確地說,二元共晶相圖有兩個固溶體:富含一種金屬的 alpha 與富含另一種的 beta,彼此固溶度有限;還有一個特別的共晶點,位於液相線的最低溫度處。那裡有一條水平的不變線,即共晶等溫線,標示冷卻時液體同時轉變成兩個固體之處。固溶線圍出 alpha 與 beta 的單相區,顯示溫度下降時溶解度縮小。鉛錫共晶點在 61.9 wt% Sn、183 度 C。
這張圖的形狀掌控了顯微組織。恰在共晶組成的合金,會在單一溫度凝固成細密、常呈層狀的 alpha 加 beta 混合,也就是共晶組織。偏離共晶(亞共晶或過共晶)的合金,先長出初晶 alpha 或 beta,剩下的液體一旦到達共晶組成,才以共晶填滿空隙。以上全是平衡狀態;冷卻越快,組織就越細。
鉛錫銲料的共晶點在 61.9 wt% Sn、183 度 C,是其最低熔點。
共晶點是液相線的最低谷,正因如此被銲料所倚重。
共晶組成不是化合物;它只是熔點最低的混合物,凝固後是兩個分開的相,而非單一相。
另見