相圖

包晶反應(peritectic reaction)

/ pehr-ih-TEK-tik /

包晶是共晶那位彆扭的表親。這裡不是液體裂成兩個固體,而是一個既有的固體與液體在冷卻時一起反應,形成另一個單一固體。Peri 意為「周圍」,新固體傾向以外殼包住舊固體,接著就掐住了反應。

更精確地說,包晶反應是冷卻時「固體 alpha + 液體 → 固體 beta」,發生在三相並存的不變溫度(F = 0)。一個既有的固體吞食周圍的液體,轉變成新的相。由於產物 beta 在 alpha 外圍形成一層、把它與液體隔開,反應往往無法完成,因為原子必須穿過不斷變厚的 beta 外殼擴散,實際鑄件最後留下殘餘、帶核心偏析的 alpha。它出現在鐵-碳相圖頂端(delta 肥粒鐵 + L → 沃斯田鐵,約 1493 度 C),也出現在 Cu-Zn、Pt-Ag 等系統。

包晶在鋼的凝固與許多工程合金中都很重要,但它遲緩、不完全的本性使非平衡組織相當常見。在圖上你可以這樣辨認它:一條水平線上,產物相的組成落在另外兩者「之間」;這與共晶相反,共晶是反應的液體落在其兩個產物之間。

在鐵-碳系統中:delta 肥粒鐵 + L → 沃斯田鐵,約在 1493 度 C,位於相圖最頂端。

產物的組成落在兩個反應物之間,與共晶不同。

包晶反應以難以完成著稱,因為產物形成包覆外殼阻擋擴散,實務上很少達到完全平衡。