第四章 三元相图

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 三元相图,第一节,相图基本知识,1,三元相图的主要特点,（,1,）是立体图形，主要由曲面构成；,（,2,）可发生四相平衡转变；,（,3,）一、二、三相区为一空间。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,1,2,成分表示法成分三角形（,等边,、等腰、直角三角形）,（,1,）已知点确定成分；,（,2,）已知成分确定点。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,2,3,成分三角形中特殊的点和线,（,1,）三个顶点：代表三个纯组元；,（,2,）三个边上的点：二元系合金的成分点；,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,3,3,成分三角形中特殊的点和线,（,3,）平行于某条边的直线：其上合金所含由此边对应顶点,所代表的组元的含量一定。,（,4,）通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所,代表的两组元的比值恒定。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,4,4,四相平衡转变的类型,（,1,）共晶转变：,L,0,T ,a,+,b,+,c,;,（,2,）,包晶转变：,L,0,a,+,b,T ,c,;,（,3,）,包共晶转变：,L,0,a,T ,b,+,c,;,还有偏共晶、共析、包析、包共析转变等。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,5,5,共线法则与杠杆定律,（,1,）共线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡时，合,金的成分点和两个平衡相的成分点必然位,于成分三角形内的同一条直线上。,（由相率可知，此时系统有一个自由度，表示一个相的成,分可以独立改变，另一相的成分随之改变。）,（,2,）杠杆定律：用法与二元相同。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,6,5,共线法则与杠杆定律,两条推论,（,1,）给定合金在一定温度下处于两相平衡时，若其中一个相的成分给定，另一个相的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上。,（,2,）若两个平衡相的成分点已知，合金的成分点必然位于两个已知成分点的连线上。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,7,6,重心法则,在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。,（由相率可知，此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是确定的。）,平衡相含量的计算：所计算,相的,成分点,、,合金成分点,和二者,连线的延长线与对边的,交点,组成,一个杠杆。合金成分点为支点。,计算方法同杠杆定律。,第,五,章,三元相,图,第,一,节,基本知识,第一节,相图基本知识,8,1,相图分析,点：,a,b,c-,三个纯组元的熔点；,面：液相面、固相面；,区：,L,L+,。,第,五,章,三元相,图,第,二,节,三元相图,第二节,三元匀晶相图,9,2,三元固溶体合金的结晶规律,液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形规律变化。（立体图不实用）,共轭线：平衡相成分点的连线。,第,五,章,三元相,图,第,二,节,三元相图,第二节,三元匀晶相图,10,3,等截温界面（水平截面）,（,1,）做法：某一温度下的水平面与相图中各面的交线。,（,2,）截面图分析,3,个相区：,L,L+;,2,条相线：,L,1,L,2,S,1,S,2,（,共轭曲线,）,;,若干连接线：可作为计,算相对量的,杠杆,（偏向,低熔点组元；可用合金,成分点与顶点的,连线,近,似代替；过给定合金成,分点，只能有唯一的共,轭连线。）,第,五,章,三元相,图,第,二,节,三元相图,第二节,三元匀晶相图,11,4,变温截面（垂直截面）,（,1,）做法：某一垂直平面与相图中各面的交线。,（,2,）二种常用变温截面,经平行于某条边的直线做垂直面获得；,经通过某一顶点的直线做垂直面获得。,（,3,）结晶过程分析,成分轴的两端不一定是纯组元；,注意,:,液、固相线不一定相交；,液、固相线不是成分变化线,不能运用杠杆定律。,第,五,章,三元相,图,第,二,节,三元相图,第二节,三元匀晶相图,12,5,投影图,（,1,）全方位投影图,(,匀晶相图不必要,),。,（,2,）等温线投影图：可确定合金结晶开始、结束温度。,第,五,章,三元相,图,第,二,节,三元相图,第二节,三元匀晶相图,2h,13,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,1,）相图分析,点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,两相共晶线,液相面交线,线：,EnE,两相共晶面交线,液相单变量线,液相区与两相共晶面交线,14,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,1,）相图分析,液相面,固相面,面：两相共晶面,三相共晶面,两相区：,3,个,区：单相区：,4,个,三相区：,4,个,四相区：,1,个,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,15,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,1,）相图分析,液相面,固相面,面：,两相共晶面,三相共晶面,两相区：,3,个,区：单相区：,4,个,三相区：,4,个,四相区：,1,个,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,16,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,2,）垂直截面图,O,点合金的室温组织,A+(A+C)+(A+B+C),第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,17,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,3,）水平截面图,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,18,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,4,）投影图,思考：分析,O,点合金的凝固过程，确定室温组织，计算室温,组织组成物的相对量。（杠杆定律与重心法则）,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,19,一,组元在固态互不相溶的共晶相图,（,5,）典型合金室温组织,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,4h,20,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,1,）相图分析,点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。,两相共晶线,液相面交线,线：,EnE,两相共晶面交线,液相单变量线,液相区与两相共晶面交线,固相单变量线,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,21,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,1,）相图分析,液相面,固相面,(,组成,),面：,二相共晶面,三相共晶面,溶解度曲面：,6,个,两相区：,6,个,区：,单相区：,4,个,三相区：,4,个,四相区：,1,个,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,22,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,1,）相图分析,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,23,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,2,）等温截面,应用：可确定平衡相及其成分；可运用杠杆定律和重心定律。,是直边三角形,三相平衡区,两相区与之线接,（水平截面与棱柱面交线）,单相区与之点接,（水平截面与棱边的交点，表,示三个平衡相成分。）,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,24,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,2,）等温截面,相率相区的相数差,1,；,相区接触法则：单相区,/,两相区曲线相接；,两相区,/,三相区直线相接。,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,25,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,（,3,）变温截面,3,个三相区,共晶相图特征,：水平线 ；,两相共晶区特征,：曲边三角形。,1,个三相区,应用：分析合金结晶过程，确定组织变化,.,局限性：不能分析成分变化。（成分在单变量线上，不在垂直截面上）,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,26,二,组元在固态有限溶解的共晶相图,合金结晶过程分析；,（,4,）投影图,相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）,组织组成物相对量计算（,杠杆定律、重心定律,）,第,五,章,三元相,图,第,三,节,共晶相图,第三节,三元共晶相图,6h,27,组元在固态有限溶解的共晶相图,立体图：共轭曲面。,1,两相平衡,等温图：两条曲线。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,28,立体图：三棱柱，棱边是三个平衡相单变量线。,2,三相平衡,等温图：直边三角形，顶点是平衡相成分点。,垂直截面：曲边三角形，顶点不代表成分,根据参加反应相：后生成。,包、共晶转变判断,根据居中单相区：上共下包。,根据降温时共轭三角形的主导因素。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,29,3,四相平衡,（,1,）立体图中的四相平衡,共晶转变,类型：,包共晶转变,包晶转变,与,4,个单相区点接触；,相区邻接（四相平衡面）,与,6,个两相区线接触；,与,4,个三相区面接触。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,30,3,四相平衡,（,2,）变温截面中的四相平衡,四相平衡区：上下都有三相区邻接。,条件：邻接三相区达,4,时；,判断转变类型,类型：共晶、包共晶、包晶。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,31,3,四相平衡,（,3,）投影图中的四相平衡,根据,12,根单变量判断；,根据液相单变量判断,.,共晶转变,包共晶转变,包晶转变,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,32,4,典型合金及其组织,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,33,5,相区接触法则,相邻相区的相数差,1,（各种截面图适用）。,6,应用举例,例,1,Al-Cu-Mg,相图,（,1,）确定初生相；,（,2,）确定四相平衡转变点及转变式；,（,3,）确定等温线区域合金的转变温度。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,34,5,应用举例,例,2,Fe-Cr-C,相图（等温截面）,（,1,）确定给定合金的相组成物；,（,2,）计算组成物的相对量。,第,五,章,三元相,图,第,四,节,总结,第四节,三元相图总结,8h,35,