材料科學基礎chp-8-三元相圖資料課件

2023/9/13第八章三元相圖三維空間立體圖多元可作偽三元處理2023/7/30第八章三元相圖三維空間立體圖2023/9/13章目錄：8.1三元合金相圖的表示方法8.2平衡相的定量法則8.3三元勻晶相圖8.4三元共晶相圖8.5其它三元相圖8.6舉例2023/7/30章目錄：8.1三元合金相圖的表2023/9/138.1三元合金相圖的表示方法一、濃度三角形三元合金組元A、B、C，應滿足約束條件：

獨立變量為二，需用平面表示。常用直邊三角形和等邊三角形表示，統(tǒng)稱為濃度三角形。AB↑→COxBxC%100=++CBAxxx2023/7/308.1三元合金相圖的表示方法一、濃度三2023/9/13等邊三角形表示法：濃度三角形頂點代表純組元

三角形的邊代表二元合金

AB=BC=CA=100%三角形內任意一點都代表一個三元合金。如圖O點AC%A%B%CBxcxaxbOxxx邊長==++%100cbaxbD2023/7/30等邊三角形表示法：濃度三角形頂點代表純組元2023/9/13二、△中具有特殊意義的線平邊線等濃度關系：P、Q合金，B組元相等常數ABC%A%B%CEPQMNBxMCxNCxNAxMAxF頂角線等比濃度關系：任意兩點M、N合金，

A、C組元濃度之比相等。2023/7/30二、△中具有特殊意義的線平邊線等濃度關系：2023/9/138.2平衡相的定量法則一、直線定律已知成分的兩合金P、Q，熔配成新合金R，R必在PQ連線上，且在重量重心上。成分為O的合金,分解為αβ兩相，則αβ連線必過O點。ABCPRQβαO2023/7/308.2平衡相的定量法則一、直線定律成2023/9/13二、重心定律已知成分的三個合金P、Q、N，熔配成一個新的合金R，R成分點必在△PQN內，且在△重量重心上。ABCpqnRPQN

證：將PQ合金按直線定律熔配成n，再由n和N按直線定律熔配成R。RNRQRPwwwNQP·=·=·2023/7/30二、重心定律已知成分的三個合金P、Q、N，2023/9/13由合金O，分解成αβγ三個相，則O位于△αβγ的重量重心處。ABCOγαβα’β’γ’各相相對量：2023/7/30由合金O，分解成αβγ三個相，ABCOγα2023/9/138.3三元勻晶相圖一、立體圖熔點：TA、TB、TC二元勻晶相圖：A-B、A-C、B-C固液相面：（共軛）單相區(qū)：L、α雙相區(qū)：L+α

CABαTCTATBL+αTB>TA>

TCLDEDEED2023/7/308.3三元勻晶相圖一、立體圖CABαT2023/9/13二、等溫截面圖ACBACBACBACBLαLαLOL+ααT1>TBTC>T4TA>T3>TCTB>T2>TAxαxL兩相區(qū)由一對共軛線包圍，兩平衡相濃度在共軛線上，用連接線連接（實測）L+α2023/7/30二、等溫截面圖ACBACBACBACBLα2023/9/13三、垂直截面圖aATALαL+αf=0f=1兩相區(qū)由一對共軛線包圍平衡相濃度不在共軛線上CABαTCTATBL+αLTB>TA>

TCa2023/7/30三、垂直截面圖aATALαL+αf=0f=2023/9/13四、凝固過程CABOLα結晶過程中，兩平衡相濃度按蝴蝶形規(guī)律變化。TB>TA>

TCT4T1T2T3T52023/7/30四、凝固過程CABOLα結晶過程中，兩平2023/9/13αNKKL+αCABLαL+αbKKOLMNMT℃等溫面T垂直截面兩相區(qū)不能代表兩相濃度，且不能用杠桿定律確定兩相相對量。O等溫截面圖中，兩相區(qū)平衡相成分及相對量的確定，只能由實測才知道。連接線的方向，可根據純組元熔點高低大致判定?！逿A>TC，低溫相α偏向于A。2023/7/30αNKKL+αCABLαL+αbKKOLM2023/9/13截面兩相區(qū)不能代表兩相濃度，且不能用杠桿定律確定兩相相對量。2023/7/30截面兩相區(qū)不能代表兩相濃度，且不能用杠桿定2023/9/13變溫截面的功能：定性地揭示不同成分的系統(tǒng)的結晶過程確定相變的臨界溫度不能揭示多個平衡相的成分，故也不能揭示各平衡相的質量分數2023/7/30變溫截面的功能：2023/9/138.4三元共晶相圖（3/1轉變）一、立體圖TCABCTATBTA>TB>TC>e1>e2>e3>TEe1e3Ee2αβγ相圖發(fā)展而來。

由三個二元共晶2023/7/308.4三元共晶相圖（3/1轉變）一、立2023/9/13相區(qū)：單相區(qū)：L、α、β、γ

f=3

任意形狀空間區(qū)域。

與三個兩相區(qū)銜接。αAα+βα+γL+α2023/7/30相區(qū)：單相區(qū)：L、α、β、γαAα+β2023/9/13

雙相區(qū)：

L+α、L+β、L+γ、α+β、α+γ、β+γ；一對成分共軛面包圍的空間區(qū)域，兩平衡相的濃度在共軛面上按蝴蝶規(guī)律變化。f=2e1e2EAe1α+βL+α2023/7/30雙相區(qū)：L+α、L+β、L+γ、α+β2023/9/13L+α+β、L+α+γ、L+β+γ、α+β+γ

L→α+β、L→α+γ、L→β+γ在TE等溫四相面以上有三個三相區(qū)，以下有一個，稱為3/1轉變。三相區(qū)由三相平衡三角形滑動而成。三相區(qū)棱邊為三個相的濃度變溫線。eLαβαβγEαβγL→α+βf=1三相區(qū)：2023/7/30L+α+β、L+α+γ、L+β+γ、2023/9/13γ四相面：L+α+β+γ；反應式：LE→(α+β+γ)共f=0水平面★相區(qū)接觸法則：以面相鄰相數差一以線相鄰相數差二或零以點相鄰相數差三βαLE2023/7/30γ四相面：L+α+β+γ；βαLE2023/9/13二、投影圖ABCEαβγe1e2e32341561112789102023/7/30二、投影圖ABCEαβγe1e2e32342023/9/13L+α+γL+α+βαα+β+γ三、平衡結晶過程Ⅰ合金：ABCEβγe1e2e3ⅠⅡⅢ室溫組織：α固溶體Ⅱ合金：ⅡⅡⅡ室溫組織：α+βⅡ+γⅡ2023/7/30L+α+γL+α+βαα+β+γ三、平衡結2023/9/13L+α+βα+β+γABCEβγe1e2e3ⅠⅡⅢⅢ合金：ⅡⅡⅡ室溫組織：α+(α+β)+βⅡ+γⅡ(α+β)βⅡ+γⅡα單(L)→雙(L+α)→雙(α+β)→三(α+β+γ)→三(L+α+β)2023/7/30L+α+βα+β+γABCEβγe1e2e2023/9/13特殊成分的合金：O合金（線接觸）E合金（點接觸）單(L)→三(L+α+β)→→雙(α+β)→三(α+β+γ)單(L)→四(L+α+β+γ)→三(α+β+γ)M合金（線接觸）單(L)→雙(L+α)→雙(α+γ)→三(α+β+γ)ABCEβγe1e2e3OMα2023/7/30特殊成分的合金：O合金（線接觸）E合金2023/9/13四、等溫截面TA>TB>TC>e1>e2>e3>TE

e1ABCEαβγe2e3x2023/7/30四、等溫截面TA>TB>TC>2023/9/13TCABCTATBTA>TB>TC>e1>e2>e3>TEe1e3Ee2αβγ2023/7/30TCABCTATBTA>TB>TC2023/9/13TA>T>TBCABLαxβγαCBT=e1ALxe1a?L2023/7/30TA>T>TBCABLαxβγαC2023/9/13L+α+γLαCAT=e2BβγL+α+βACBe3>T>TEαβγLL+α+βL+β+γxxe2a?L)(ga+?L2023/7/30L+α+γLαCAT=e2BβγL+α(α+β+γ)CABT=TECABTE>TαβγExα+β+γαβγxⅡⅡ室溫組織：α+(α+γ)+(α+β+γ)+βⅡ+γⅡ(α+γ)αβⅡ+γⅡ)(gba++?L(α+β+γ)CABT=TECABTE>TαβγEx2023/9/13五、垂直截面ABCEαβγe2e3xe1KKKKTET1T2α+γβ+γLα+β+γL+αL+βL+β+γL+α+γT1～T2:

L→α初T2～TE:L→(α+β)共TE:

L→(α+β+γ)共<

TE:

α→βⅡ+γⅡe2e3e1e22023/7/30五、垂直截面ABCEαβγe2e3xe1K2023/9/13ABC簡單三元共晶相圖TCTATBTA>TB>TC>e1>e2>e3>TEe1e3Ee22023/7/30ABC簡單三元共晶相圖TCTATBTA>2023/9/138.5其它三元相圖一、兩包晶與一個勻晶組成的三元相圖TATBTCCABPabP’a’b’α+βαβx

X合金結晶過程：ⅡⅡ反應：單(L)→雙(L+β)→三(L+α+β)→雙(β+α)室溫組織：β初+α包+αⅡ+

βⅡTB>P>TA>P’>TC2023/7/308.5其它三元相圖一、兩包晶與一個勻晶組2023/9/13投影圖與垂直截面圖：ABCb’PP’aba’投影圖αβαβCABbBbα+βLL+βαβL+αL+α+βTB垂直截面圖2023/7/30投影圖與垂直截面圖：ABCb’PP’aba2023/9/13二、兩共晶和一個勻晶組成的三元相圖TCABCTATBαβe2e1CABe1e2αβα+βL→α+β投影圖TB>TA>TC>

e1

>

e22023/7/30二、兩共晶和一個勻晶組成的三元相圖TCAB2023/9/13CABe1e2αβbTBbBαβL課堂作業(yè):作B-b垂直截面圖分析X合金平衡結晶過程XL→αL→(α+β)α→βⅡ室溫組織：α+(α+β)+βⅡ2023/7/30CABe1e2αβbTBbBαβL課堂作業(yè)2023/9/13共晶和包晶反應特點：共晶型與包晶型三相區(qū)都是由平衡三角形沿濃度變溫線滑動而成。水平截面圖：共晶型—頂點領先包晶型—底邊領先垂直截面圖：共晶型—曲邊上三角包晶型—曲邊下三角L(γ)αβL(γ)βααβL(γ)L(γ)βα2023/7/30共晶和包晶反應特點：共晶型與包晶型三相區(qū)都2023/9/13三、三元包共晶相圖（2/2轉變）ABCTCTATBTA>P1>TC>e1>TB>P>e2γβLαe1e2P1αβγL+α→β+γ包共晶轉變面P2023/7/30三、三元包共晶相圖（2/2轉變）ABCTC2023/9/13投影圖：ABCαβγe1e2P1x單(L)→雙(L+α)→三(L+α+β)→四(L+α+β+γ)→三(L+β+γ)→雙(β+γ)→三(α+β+γ)L→α初；L+α→β

L+α→β+γ；L余→β+γβ→γⅡ；γ→βⅡβ→αⅡ+βⅡ；γ→βⅡ+

αⅡ

室溫組織：β包+(β+γ)包共+(β+γ)共+二次相P2023/7/30投影圖：ABCαβγe1e2P1x2023/9/13與3/1轉變比較：四相反應面為四邊形，反應面上下各有兩個三相區(qū)。以上為：

L→α+γ；L+α→β以下為：

L→β+γ；α+β+γ液相線變溫規(guī)律為：四相反應：L+α→β+γ稱2/2轉變αEβγαLPβγ包共晶共晶2023/7/30與3/1轉變比較：四相反應面為四邊形，反應2023/9/13四、三元包晶相圖（1/3轉變）TA>TB>e>P>P1>P2>TC

P2ABCTATBTCePP1C2023/7/30四、三元包晶相圖（1/3轉變）TA>T2023/9/13與3/1轉變比較：1/3轉變四相平衡面為△以上為：

L→α+β；以下為：

L+α→γ；

L+β→γ；α+β+γ液相線變溫規(guī)律為：四相反應：L+α+β→γαCβγL包晶αEβγαLPβγ包共晶共晶2023/7/30與3/1轉變比較：1/3轉變四相平衡面為△2023/9/138.6舉例五個單相區(qū)

α、γ、C1（M3C）、C2（M7C3）、C3（M23C6）三個四相反應

AL+C3

?C2+αBL+α?γ+C2CL?γ+C1+C2Fe-Cr-C系投影圖Cr7C3Fe3CABC①④③⑤⑦⑥②C1C2C3αγCrC

↑FeFe-Cr-C液相投影圖2023/7/308.6舉例五個單相區(qū)三個四相反應2023/9/13七個三相平衡轉變

①L→C1+γ②L→C1+C2③L→γ+C2④L+α→γ⑤L→α+C2⑥L+C2→C3⑦L→α+C3

Cr7C3Fe3CABC①④③⑤⑦⑥②C1C2C3αγCrC

↑FeFe-Cr-C液相投影圖2023/7/30七個三相平衡轉變Cr7C3Fe3CABC2023/9/13本章結束2023/7/30本章結束2023/9/13TCABCTATBTA>TB>TC>e1>e2>e3>TEe1e3E