三元合金相圖

第五章三元合金相圖主講人：黃建平單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院電話/p>

Email：hjphit_1983@163.com重要概念：鐵素體奧氏體珠光體萊氏體共晶滲碳體共析滲碳體二次滲碳體鐵碳相圖中的包晶轉(zhuǎn)變、共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變；GS、ES和PQ線。各種鐵碳合金的結(jié)晶過程分析，室溫平衡組織中相及組織組成物相對(duì)量的計(jì)算及各組織特征熟悉鐵碳合金的成分—組織－性能之間的關(guān)系第四章內(nèi)容回顧本章主要內(nèi)容5.1三元相圖的成分表示方法5.2三元系平衡相的定量法則5.3三元?jiǎng)蚓鄨D5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共

晶相圖5.5三元相圖總結(jié)第五章三元合金相圖5.1三元相圖的成分表示方法成分三角形:一般為等邊三角形。三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C分別代表三個(gè)純組元。三條邊分別代表三個(gè)二元系的成分。

AB邊表示A-B二元系的成分；

BC邊表示B-C二元系的成分；

CA邊表示C-A二元系的成分。3.三角形內(nèi)任一點(diǎn)代表一定成分的三元合金。xa+xb+xc=AB=BC=CA=100%濃度刻度一般用順時(shí)針表示。確定X點(diǎn)合金的成分：55%A、20%B、25%Cabco5.1三元相圖的成分表示方法二.兩條特殊直線1.平行于三角形一條邊的直線:位于此線上的合金,直線對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)組元的含量一定.2.通過三角形頂點(diǎn)的任一直線(B為頂點(diǎn)):5.1三元相圖的成分表示方法5.2三元系平衡相的定量法則

三元系，兩相平衡時(shí)，f=3-2+1=2.溫度一定時(shí)f=1,對(duì)應(yīng)關(guān)系---

一、直線法則設(shè)合金o在某一溫度處于兩相平衡,這兩個(gè)相的成分點(diǎn)分別為a和b,則aob一定在一條直線上.

二.杠桿定律

o點(diǎn)處于兩相平衡,a點(diǎn)為α相成分點(diǎn),b點(diǎn)為β相成分點(diǎn),則兩相的質(zhì)量之比為5.2三元系平衡相的定量法則三.重心法則（由直線法則和杠桿定律證明）

設(shè)某一溫度下,合金N處于三相平衡(αβγ),各相的成分點(diǎn)分別為D、E、F，則N必位于三角形DEF的質(zhì)量重心上，且三個(gè)相的質(zhì)量分別為(α)(β)(γ)5.2三元系平衡相的定量法則5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D一.相圖的空間模型3個(gè)相區(qū):液相區(qū).固相區(qū).液固兩相區(qū)△ABC是成分三角形三根垂線是溫度軸tAtBtC分別為三個(gè)組元的熔點(diǎn)。三個(gè)側(cè)面分別代表AB、BC、CA二元?jiǎng)蚓鄨D。3條液相線組成三元相圖的液相面。3條固相線組成三元相圖的固相面。二.結(jié)晶規(guī)律:

結(jié)晶過程中,固相量不斷增多,液相量不斷減少,固相成分沿固相面上的曲線變化,液相成分沿液相面上的曲線變化。這兩條曲線是不在同一平面上的空間曲線，把它們投影到成分三角形上，形成蝴蝶形，稱為蝶形曲線。結(jié)晶過程中，固相成分、合金成分、液相成分遵循直線法則。與二元?jiǎng)蚓мD(zhuǎn)變相比較：相同點(diǎn)4、不同點(diǎn)1。5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D三.等溫截面(水平截面)-----確定在某一溫度下的相組成和相平衡關(guān)系5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D相區(qū):α、L、L+α（f=3-2=1)。5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D四.變溫截面(垂直截面)-可用來表示一系列合金在不同溫度下的狀態(tài)5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D結(jié)晶過程:不能用杠桿定律計(jì)算相對(duì)含量5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D五.等溫投影圖（兩種）可以反映空間相圖中各種相界面的變化趨勢5.3.三元?jiǎng)蚓鄨D5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖一.空間模型點(diǎn):5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖說明:

三元共晶反應(yīng)時(shí)溫度恒定,析出的三個(gè)固相的成分固定.過E點(diǎn)平行于底面三角形的平面--

稱為三元共晶面,它也是相圖的固相面.5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖3.曲面1)3個(gè)液相面:2)6個(gè)二元共晶曲面：5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖f=3-3+1=1。三相平衡時(shí)，溫度一定成分一定，既水平直邊三角形的頂點(diǎn)。溫度下降時(shí)，三個(gè)相的成分分別沿著E1E、A3A1、B3B1變化，稱為單變量線,成分變化線。三元系的三相區(qū)是以三條單變量線作為棱邊的三棱柱體----鼻子。5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖4.相區(qū):9個(gè)單相區(qū):L兩相區(qū)：L+A，L+B，L+C。三相區(qū)：L+A+B，L+C+B，

L+A+C，A+B+C。四相平衡區(qū)：L+A+B+C。5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖二.等溫截面t=t1

tA>tB>tC5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖t=t2=tE1

tE1>tE2>tE35.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖t=t3=tE2

tE1>tE2>tE35.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖t=t4=tE3

tE1>tE2>tE35.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖t=t5tE3>t5>tE5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖

規(guī)律：1.等溫截面上的三相平衡區(qū)是直邊三角形組成的，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示該溫度下三個(gè)平衡相的成分。2.等溫截面上的單相區(qū)邊界為曲邊。3.在等溫截面上可以用直線法則、重心法則及杠桿定律來確定合金中各相的濃度和相對(duì)量。5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖三.變溫截面投影圖5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖1.平行于某一邊的垂直截面1)cd截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖相區(qū):L、L+A、L+B、L+A+B、L+A+C、L+B+C、A+B+C、L+A+B+C5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖O點(diǎn)合金的結(jié)晶過程：5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2）hj截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖3）mn截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖4）st截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2.過頂點(diǎn)A的變溫截面1)Ab變溫截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2)Ah變溫截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2)sB變溫截面5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖四.投影圖作用:1)分析合金的結(jié)晶過程.2)確定平衡相的成分和相對(duì)量.5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖1.結(jié)晶過程分析(o合金)5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2.相對(duì)量的計(jì)算1)相的相對(duì)量(重心法則)5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖2)組織的相對(duì)量(杠桿定律)5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖5.4組元在固態(tài)下完全不溶的三元共晶相圖5.5三元相圖總結(jié)一、單相f=3-1+1=3，（1）單相區(qū)的空間形狀可以為任意形狀；（2）在截面圖上，也為任意形狀；（3）相的成分就是合金的成分。二、兩相平衡f=3-2+1=2，（1）空間形狀為由一對(duì)曲面包圍；（2）截面圖上由一對(duì)曲線作為邊界線；在變溫截面圖上不能用杠桿定律，在等溫截面圖上，平衡相成分由共軛線確定，可用杠桿定律計(jì)算相對(duì)量。三、三相平衡f=3-3+1=1，（溫度變化則三相成分不能變化）（1）空間形狀為不規(guī)則的三棱柱體。（反應(yīng)相為前導(dǎo)）。（2）在等溫截面圖上為直邊三角形，三角形三頂點(diǎn)與三個(gè)單相區(qū)相接觸，三條邊與三個(gè)兩相區(qū)相接觸。當(dāng)三角形的頂點(diǎn)向著降溫方向且為反應(yīng)物時(shí)，為共晶反應(yīng)；三角形的底邊向著降溫方向?yàn)榘Х磻?yīng)。5.5三元相圖總結(jié)（3）在變溫截面圖上一般為曲邊三角形，三角形三個(gè)頂點(diǎn)與三個(gè)單相區(qū)接觸，三條邊與三個(gè)兩相區(qū)接觸。當(dāng)為正曲邊三角形時(shí)，為共晶型反應(yīng)。當(dāng)為倒曲邊