材料科學(xué)基礎(chǔ)-05三元相圖

1、第五章 三元相圖第一節(jié) 相圖基本知識1 三元相圖的主要特點 （1）是立體圖形，主要由曲面構(gòu)成； （2）可發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變； （3）一、二、三相區(qū)為一空間。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識1 2 成分表示法成分三角形（等邊、等腰、直角三角形） （1）已知點確定成分； （2）已知成分確定點。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識23 成分三角形中特殊的點和線 （1）三個頂點：代表三個純組元； （2）三個邊上的點：二元系合金的成分點；第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識33 成分三角形中特殊的點和線 （3）平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對應(yīng)頂點 所代表的組元的含量一定。 （

2、4）通過某一頂點的直線：其上合金所含由另兩個頂點所 代表的兩組元的比值恒定。 第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識4 4 四相平衡轉(zhuǎn)變的類型（1）共晶轉(zhuǎn)變：L0 T a+b+c;（2）包晶轉(zhuǎn)變：L0a+b T c;（3）包共晶轉(zhuǎn)變：L0a T b+c; 還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識55 共線法則與杠桿定律 （1）共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時，合 金的成分點和兩個平衡相的成分點必然位 于成分三角形內(nèi)的同一條直線上。 （由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，表示一個相的成 分可以獨立改變，另一相的成分隨之改變。） （2

3、）杠桿定律：用法與二元相同。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識65 共線法則與杠桿定律兩條推論 （1）給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時，若其中一個相的成分給定，另一個相的成分點必然位于已知成分點連線的延長線上。 （2）若兩個平衡相的成分點已知，合金的成分點必然位于兩個已知成分點的連線上。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識76 重心法則 在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點為三個平衡相的成分點組成的三角形的質(zhì)量重心。（由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，溫度一定時，三個平衡相的成分是確定的。） 平衡相含量的計算：所計算相的成分點、合金成分點和二者連線的延長線

4、與對邊的交點組成一個杠桿。合金成分點為支點。計算方法同杠桿定律。第五章三元相圖第一節(jié)基本知識第一節(jié) 相圖基本知識81 相圖分析 點：a, b, c-三個純組元的熔點； 面：液相面、固相面； 區(qū)：L, , L+。第五章三元相圖第二節(jié)三元相圖第二節(jié) 三元勻晶相圖 92 三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律 液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化。（立體圖不實用）共軛線：平衡相成分點的連線。第五章三元相圖第二節(jié)三元相圖第二節(jié) 三元勻晶相圖 103 等截溫界面（水平截面） （1）做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。 （2）截面圖分析 3個相區(qū)：L, , L+; 2條相線：L1L2, S1S2（

5、共軛曲線）; 若干連接線：可作為計 算相對量的杠桿（偏向 低熔點組元；可用合金 成分點與頂點的連線近 似代替；過給定合金成 分點，只能有唯一的共 軛連線。）第五章三元相圖第二節(jié)三元相圖第二節(jié) 三元勻晶相圖 114 變溫截面（垂直截面） （1）做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。 （2）二種常用變溫截面 經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得； 經(jīng)通過某一頂點的直線做垂直面獲得。 （3）結(jié)晶過程分析 成分軸的兩端不一定是純組元； 注意: 液、固相線不一定相交； 液、固相線不是成分變化線, 不能運用杠桿定律。第五章三元相圖第二節(jié)三元相圖第二節(jié) 三元勻晶相圖 12 5 投影圖 （1）全方位投影圖(勻晶相

6、圖不必要) 。 （2）等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開始、結(jié)束溫度。 第五章三元相圖第二節(jié)三元相圖第二節(jié) 三元勻晶相圖 2h13 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （1）相圖分析 點：熔點；二元共晶點；三元共晶點。 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 兩相共晶線 液相面交線 線：EnE 兩相共晶面交線 液相單變量線 液相區(qū)與兩相共晶面交線14 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （1）相圖分析 液相面 固相面 面： 兩相共晶面 三相共晶面 兩相區(qū)：3個 區(qū)： 單相區(qū)：4個 三相區(qū)：4個 四相區(qū)：1個 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 15 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶

7、相圖 （1）相圖分析 液相面 固相面 面： 兩相共晶面 三相共晶面 兩相區(qū)：3個 區(qū)： 單相區(qū)：4個 三相區(qū)：4個 四相區(qū)：1個 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 16 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （2）垂直截面圖 O點合金的室溫組織A+(A+C)+(A+B+C)第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 17 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （3）水平截面圖 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 18 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （4）投影圖 思考：分析O點合金的凝固過程，確定室溫組織，計算室溫 組織組成物的相對量。（杠桿定律與重心法則）第五章

8、三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 19 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （5）典型合金室溫組織 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 4h20 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （1）相圖分析 點：熔點；二元共晶點；三元共晶點。 兩相共晶線 液相面交線 線：EnE 兩相共晶面交線 液相單變量線 液相區(qū)與兩相共晶面交線 固相單變量線 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 21 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （1）相圖分析 液相面 固相面(組成) 面： 二相共晶面 三相共晶面 溶解度曲面：6個 兩相區(qū)：6個 區(qū)： 單相區(qū)：4個 三相區(qū)：4個 四相區(qū)：1個 第

9、五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 22 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （1）相圖分析 第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 23二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（2）等溫截面 應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運用杠桿定律和重心定律。 是直邊三角形 三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接 （水平截面與棱柱面交線） 單相區(qū)與之點接 （水平截面與棱邊的交點，表 示三個平衡相成分。）第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 24 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （2）等溫截面 相率相區(qū)的相數(shù)差1； 相區(qū)接觸法則： 單相區(qū)/兩相區(qū)曲線相接； 兩相區(qū)/三相區(qū)直線相接。第五章三元相

10、圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 25二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（3）變溫截面 3個三相區(qū)共晶相圖特征：水平線 ；兩相共晶區(qū)特征：曲邊三角形。 1個三相區(qū)應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化.局限性：不能分析成分變化。（成分在單變量線上，不在垂直截面上）第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 26 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 合金結(jié)晶過程分析；（4）投影圖 相組成物相對量計算（杠桿定律、重心定律） 組織組成物相對量計算（杠桿定律、重心定律）第五章三元相圖第三節(jié)共晶相圖第三節(jié) 三元共晶相圖 6h27組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 立體圖：共軛曲面。1 兩相平衡 等溫圖：兩

11、條曲線。第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 28 立體圖：三棱柱，棱邊是三個平衡相單變量線。2 三相平衡 等溫圖：直邊三角形，頂點是平衡相成分點。 垂直截面：曲邊三角形，頂點不代表成分 根據(jù)參加反應(yīng)相：后生成。 包、共晶轉(zhuǎn)變判斷 根據(jù)居中單相區(qū)：上共下包。 根據(jù)降溫時共軛三角形的主導(dǎo)因素。第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 29 3 四相平衡 （1）立體圖中的四相平衡 共晶轉(zhuǎn)變 類型： 包共晶轉(zhuǎn)變 包晶轉(zhuǎn)變 與4個單相區(qū)點接觸； 相區(qū)鄰接（四相平衡面） 與6個兩相區(qū)線接觸； 與4個三相區(qū)面接觸。第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 30 3 四相平衡 （2）變溫截面中的四相平衡 四相平衡區(qū)：上下都有三相區(qū)鄰接。 條件：鄰接三相區(qū)達4時； 判斷轉(zhuǎn)變類型 類型：共晶、包共晶、包晶。第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 313 四相平衡 （3）投影圖中的四相平衡 根據(jù)12根單變量判斷； 根據(jù)液相單變量判斷. 共晶轉(zhuǎn)變 包共晶轉(zhuǎn)變 包晶轉(zhuǎn)變第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 324 典型合金及其組織 第五章三元相圖第四節(jié)總結(jié)第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 33 5 相區(qū)接觸法則 相鄰相區(qū)的相數(shù)差1（