相圖與槓桿法則

設Al-Si系在577℃、12.6 wt%Si有共晶點,該溫度下α(Al)相的Si固溶限為1.65 wt%,Si相為幾乎純的Si(100 wt%)。將18 wt%Si的過共晶合金平衡冷卻至剛高於共晶溫度時,初晶Si的質量分率最接近下列何者?

  1. A約5.4%
  2. B約16.6%
  3. C約6.2%
查看答案與解析

正確答案:C. 約6.2%

剛高於共晶溫度時,初晶Si與共晶成分(12.6 wt%Si)的液相共存。由槓桿法則,W_初晶Si = (18 − 12.6)/(100 − 12.6) = 5.4/87.4 ≈ 0.062,即約6.2%。約5.4%是直接把成分差 18 − 12.6 當作百分率的錯誤,沒有除以連結線的長度。約16.6%是剛低於共晶溫度時Si相全體的分率 (18 − 1.65)/(100 − 1.65),連共晶組織中的Si也包含在內。過共晶Al-Si合金中堅硬的初晶Si提供耐磨耗性,因此用於活塞等,並會進行使初晶Si細化的處理。

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