【实验讨论】  

本实验和“实验4”同属二组分系统相图，它是相平衡的重要内容之一。相图突出的特点是直观性和整体性，通过相图可以得知在压力恒定时的某温度下，系统所处的状态，平衡共存的各相组成如何，各个相的量之间有什么关系，以及当外界条件发生变化时，相变化进行的方向和限度。因此，金属相图的绘制对于了解金属的成分、结构和性质之间的关系具有十分重要的意义。

本实验所绘制的二组分系统属于液相完全互溶，而固相完全不互溶的简单低共熔系统，它是二组分凝聚系统中最简单的一种，是研究其它类型相图的基础。应当指出的是，锡和铅在固相可以部分互溶，并非完全不互溶，属于固相部分互溶且具有低共熔点类型系统。如图5-2所示，图中α表示Sn在Pb中形成的固熔体，β表示Pb在Sn中形成的固熔体，α和β在低共熔温度时的极限组成分别为Sn 19.5%和Sn 97.4%。与图5-1不同的是系统在降温过程中析出的固体不是纯A或纯B，而是固熔体α或β。

 

图5-2  Pb-Sn二组分固-液相图

理想的步冷曲线应如图5-3中（a）所示，但实际测量时常常因出现过冷现象而使步冷曲线变形（如图5-3中（b）所示），即“平阶”变短，“拐点”更难确定。此时可利用直线外推法（图中虚线所示）近似求得“拐点”及“平阶”长度。

图5-3 过冷现象对步冷曲线的影响及相变温度的确定

图 5-3 过冷现象对步冷曲线的影响及相变温度的确定绘制相图的实验方法一般多采用各种物理化学方法，如目测法、热重量法、差热分析法等。此外，还可借助于金相显微镜、X射线衍射等其它实验技术。近年来由于实验技术的飞速发展，使得实验测得的相图越来越准确。在基础物理化学实验中，绘制固-液体系相图，仅介绍“溶解度法”和“热分析法”。“溶解度法”是在确定的温度下，直接测定固、液平衡两相的组成，多用于水-盐系统；而 “热分析法”多用于合金系统，由于此方法不需要对平衡相作机械分离和化学分析，简单易行，因而得到了广泛的应用，希望同学们能够理解并掌握这种方法。

通过本实验的学习，有助于同学们理解为什么制备焊锡（锡和铅的混合物）时，组成选择在锡质量分数为 61.9%左右；为什么保险丝（铋、铅、锡、镉四种金属的合金）的熔点很低（只有70 ℃）以及为什么可以利用熔点来鉴定物质的纯度等一系列问题。