相圖與槓桿法則

設Pb-Sn系的共晶溫度為183℃,共晶成分為61.9 wt%Sn,該溫度下α相的成分為18.3 wt%Sn,β相的成分為97.8 wt%Sn。將30 wt%Sn的合金平衡冷卻至剛低於共晶溫度時,共晶組織在顯微組織中所占的質量分率最接近下列何者?

  1. A約0.27
  2. B約0.73
  3. C約0.15
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正確答案:A. 約0.27

共晶組織是剛高於共晶溫度時殘留的液相(61.9 wt%Sn)直接經共晶反應轉變而成。因此在剛高於共晶溫度的 α + L 區使用槓桿法則,得 W_共晶 = W_L = (30 − 18.3)/(61.9 − 18.3) = 11.7/43.6 ≈ 0.27。約0.73是其餘初晶α的分率,是取了另一側距離的錯誤。約0.15是剛低於共晶溫度時β相全體的分率 (30 − 18.3)/(97.8 − 18.3)。β相全部存在於共晶組織中,但共晶組織中也含有α,因此兩者不一致。區分組織(初晶、共晶)與相(α、β)是這類題目的重點。

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