第五章 三元相圖

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。3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23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。（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3

4四相平衡轉(zhuǎn)變的類型（1）共晶轉(zhuǎn)變：L0Tαa+βb+γc;（2）包晶轉(zhuǎn)變：L0＋αa+βbTγc;（3）包共晶轉(zhuǎn)變：L0＋αaTβb+γc;

還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。5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）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45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56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61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,α,L+α。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

2三元固溶體合金的結(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。73等溫截面（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,α,L+α;2條相線：L1L2,S1S2（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

84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

9

5投影圖（1）全方位投影圖(勻晶相圖不必要)

。（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

2h10

一

組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（1）相圖分析

點：熔點；二相共晶點；三相共晶點。

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11

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

12

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

13

一

組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（3）水平截面圖

（4）投影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

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）14

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

4h15

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

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

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

17二

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

18二

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

19

二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖

（2）等溫截面

相鄰相區(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。

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

6h20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)

21

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)

22

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