1、第八章 三元相圖 一、三元相圖的成分表示法 二、杠桿定律及重心法則 三、勻晶三元相圖 四、簡單三元共晶相圖 五、固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖 六、有包共晶反應(yīng)的三元相圖 七、 三元包晶相圖 八、形成穩(wěn)定化合物的三元相圖 九、三元相圖分析法總結(jié) 十、三元相圖實(shí)例,必要性：工業(yè)材料為多元合金 本章主要內(nèi)容： 1. 三元相圖的表達(dá)方式，使用方法 2幾種基本的三元相圖立體模型 3各種等溫截面，變溫截面及各相區(qū)在濃 度三角形上的投影圖 4典型合金的凝固過程及組織，各種相變過程及相平衡關(guān)系。,一、三元相圖的成分表示法 1濃度等邊三角形：,三個(gè)頂點(diǎn)為純組元，三條邊為二元合金，三角形內(nèi)任一點(diǎn)為三元合金,一三元相

2、圖的成分表示法：等腰三角形,一三元相圖的成分表示法：直角坐標(biāo)系,3濃度三角形中特殊線： 3.1 平行濃度三角形任一邊的直線 3.2 從濃度三角形的一個(gè)頂點(diǎn)到對邊的任意直線,二、杠桿定律及重心法則,單相平衡勿須計(jì)算，四相平衡無從計(jì)算 1兩相平衡：杠桿定律 共線法則：三元合金中兩相平衡時(shí)合金 成分點(diǎn)與兩平衡相成分點(diǎn)在濃度三角形 的同一直線上 杠桿定律表達(dá)式 %=EO/DE100%， =OD/DE100% 注意：當(dāng)一個(gè)合金O在液相的凝固 過程中，析出相成分不變時(shí)，液 相成分一定沿相成分點(diǎn)與O點(diǎn) 連線延長線變化。,2三相平衡重心法則（重量三角形重心） x，y，z分別為，成分點(diǎn)，則 %=oa/ax100

3、%，=ob/by100%， %=oc/cz100%,三、勻晶三元相圖,1 立體模型 液相區(qū)，固相區(qū)，液、固兩相區(qū),勻晶三元相圖-合金凝固過程及組織,a.平衡凝固 b.蝶形法則：如圖 勻晶合金凝固中相成分變化 ，凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲線變化，每一個(gè)溫度下的固、液相成分連線在濃度三角形中投影呈蝴蝶狀,3勻晶三元系的等溫截面,勻晶三元系兩相區(qū)中的共軛線，等溫截面中兩相區(qū)平衡兩相的成分連線 共軛線的確定：實(shí)驗(yàn)確定，測定兩平衡相中任一相的一個(gè)組元含量,等溫截面作用,勻晶三元系等溫截面作用： 該溫度下三元系中各合金的相態(tài) 2杠桿定律計(jì)算平衡相的相對量 3反映液相面、固相面走向和坡度，確定熔

4、點(diǎn)、凝固點(diǎn),勻晶三元系變溫截面：某合金不同溫度下狀態(tài)分析合金的相變過程,四、簡單三元共晶相圖,1立體模型： 簡單三元共晶相圖模型 3個(gè)初晶液相面，3條單變量線或二元共晶線， 一個(gè)三元共晶點(diǎn), 三相區(qū)開始面，結(jié)束面，,各相區(qū)在濃度三角形上的投影圖,簡單三元共晶中共晶點(diǎn),3.二元共晶成分的確定 F4-14 二元共晶成分的確定 共晶成分在變化，切線法確定,簡單三元共晶結(jié)晶過程 如圖x合金LA，LA+B，LA+B+C,2 合金的凝固過程和組織,簡單三元共晶,4 簡單三元共晶的等溫截面 二相區(qū)：共軛線，三相區(qū)：三角形，三個(gè)頂點(diǎn)代表成分點(diǎn),5簡單三元共晶的變溫截面：平行于濃度三角形一邊的變溫截面cd ，合

5、金x的結(jié)晶過程：LB，LA+B，LA+B+C， 練習(xí)：分析p-f之間合金的結(jié)晶過程,簡單三元共晶的變溫截面：通過頂點(diǎn)的變溫截面，注意：不能用杠桿定律，F(xiàn)4-17中A1g1 非四相平衡,五、固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖,1 固態(tài)有限溶解三元共晶立體模型 三個(gè)液相面，三個(gè)固溶體相面，一個(gè)三元共晶固相面 三個(gè)二元共晶完畢固相面， 三組二元共晶開始面,固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖,固態(tài)有限溶解三元共晶三組六個(gè)固溶度面 ： 三條同析線及構(gòu)成的一個(gè)同析臺,固態(tài)有限溶解三元共晶各相區(qū)在濃度三角形上的投影圖,固態(tài)有限溶解的三元共晶凝固過程,2固態(tài)有限溶解三元共晶合金的凝固過程和組織 合金IV L，L+， 合金VI

6、：L，L + ， L+ 同析反應(yīng), ,固態(tài)有限溶解三元共晶合金的凝固過程和組織,2,3,4,3 固態(tài)有限溶解三元共晶合金的等溫截面,4 固態(tài)有限溶解三元共晶合金的變溫截面 xy變溫截面 x1：L+，L+ x2：L，L+ x3：L，L+，L+ x4：L，L+， x5：L，L+， ,OP變溫截面,六、有包共晶反應(yīng)的三元相圖 1立體模型 包共晶反應(yīng) L+AM+C 4個(gè)液相面 5條單變量線 三相平衡反應(yīng)開始面與結(jié)束面 （二元共晶結(jié)束與四相面重合）,二元包晶反應(yīng)開始面，結(jié)束面 2個(gè)水平面，2個(gè)四相平衡點(diǎn),2合金的凝固過程和組織 各點(diǎn)合金的組織 如表4-3（表中nmp區(qū)需修正） 如合金I：LA 剩余液相交

7、np于n1：L+AM 至n2點(diǎn)，A消失，LM 液相沿e1E：LM+B 液相成分在E點(diǎn)：LM+B+C,3等溫截面,4。變溫截面,x合金結(jié)晶： LA，L+AM，LM，LM+C，LM+B+C y合金結(jié)晶： LA，L+AM，L+AM+C，LM+C，LM+B+C 5固相有固溶度時(shí)的包共晶 包共晶：L+PMd1+c1 包晶反應(yīng) LEMd2+b+c2 d1d2，c2c1為M+二元共晶結(jié) 束面投影 x合金凝固過程： L， 液相與np接觸，L+M， 至P點(diǎn)LP+aMd1+c1，消失 多余液相發(fā)生LM+結(jié)束,七、有三元包晶反應(yīng) 的三元相圖,1 空間模型（可以與有固溶度三元共晶比較） 三個(gè)液相面 三個(gè)單相固相面 一

8、個(gè)三元包晶 反應(yīng)水平面 一組二元共晶 開始、結(jié)束面 兩組二元包晶 反應(yīng)開始、結(jié)束面 六個(gè)單相固度面,七、 三元包晶相圖,三元包晶,由二元相圖推斷三元包晶相圖,三元包晶相圖： 濃度三角形的上投影圖,八、形成穩(wěn)定化合物的三元相圖,1形成一個(gè)穩(wěn)定二元化合物的三元相圖 特殊截面,2.形成一個(gè)穩(wěn)定三元化合物的三元相圖及簡化,3.形成幾個(gè)穩(wěn)定化合物的三元相圖及簡化 兩種劃分法：CX及BY , 正確的劃分：檢查W的成分,九、三元相圖分析法總結(jié)-兩相平衡-等溫截面-成分變化：蝶形規(guī)則，共軛線：可用杠桿定律,三元相圖分析法總結(jié)-兩相平衡之變溫截面-判定轉(zhuǎn)變溫度范圍和相轉(zhuǎn)變過程，不能用杠桿定律。,2三元相圖分析法

9、總結(jié)-三相平衡-等溫截面：直邊三角形，三頂點(diǎn)為相成分點(diǎn)，可用重心法則,三元相圖分析法總結(jié)- 三相平衡變溫截面： 曲邊三角形或多邊形,三元相圖分析法總結(jié)-三相平衡-三相反應(yīng)的判定： 1. 變溫截面上,2.三元相圖分析法總結(jié)-三相平衡-三相反應(yīng)的判定-：投影圖判斷三相反應(yīng) 液相單變量線穿 過兩旁固相成分點(diǎn)連 線的為二元共晶型， 而單變線穿過兩旁 固相成分點(diǎn)連線延 長線為二元包晶反 應(yīng)，且靠近單變線 的為生成相,3三元相圖分析法總結(jié)-四相平衡 反應(yīng)類型判斷-液相面投影圖： 指向結(jié)點(diǎn)單變量線數(shù)為產(chǎn)物數(shù),3三元相圖分析法總結(jié)-四相平衡變溫截面：根據(jù)水平線上、下方三相區(qū)判斷（見實(shí)例）,4三元相圖截面圖上相

10、區(qū)接觸法則 相數(shù)差為1的兩相鄰相區(qū)線段為界， 差大小1或等于零的為點(diǎn)接觸 等溫截面上 單相區(qū)邊界線走向,十、三元相圖實(shí)例- 1Pb-Sn-Bi系，單變量線的反應(yīng)及四相平衡點(diǎn)的反應(yīng),2 Al-Cu-Mg系 （a）固相面投影圖 （b）不同溫度下固溶度變化,Al-Cu-Mg合金熱處理依據(jù),3.W-C-Co系 -液相面投影圖，四相反應(yīng)部分,W-C-Co系變溫截面：分析 W-Co硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝,相圖示例-4MgO-Al2O3-SiO2系 四相平衡反應(yīng),5 Fe-Cr-C系- 三相區(qū)1-6- 及四相平衡轉(zhuǎn)變,Fe-Cr-C系三相區(qū) 1-6 1：L+ 2：L+C1 3:+C2 4:+C1C2 5:+C1 6:+C1C3,1,2,1,5,3,6,4,Fe-Cr-C系四相平衡轉(zhuǎn)變 117