材料科學基礎第四章相圖

材料科學基礎第四章相圖1第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識2第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日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；第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識3第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3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。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識4第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

還有偏共晶、共析、包析、包共析轉變等。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識5第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日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的同一條直線上。

（由相率可知，此時系統有一個自由度，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。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識6第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日5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。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識7第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日6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量重心。（由相率可知，此時系統有一個自由度，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。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識8第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日1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。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

9第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日2三元固溶體合金的結晶規(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。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

10第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3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,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。）第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

11第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日4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平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經通過某一頂點的直線做垂直面獲得。（3）結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。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

12第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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：可確定合金結晶開始、結束溫度。

第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

2h13第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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。

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(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第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)

三元共晶相圖

15第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)

三元共晶相圖

16第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)

三元共晶相圖

17第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

一

組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（3）水平截面圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)

三元共晶相圖

18第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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）第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖19第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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十一節(jié)

三元共晶相圖

4h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖20第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖21第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖22第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖

（1）相圖分析

第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖23第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（2）等溫截面應用：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。）第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖24第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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。第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖25第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日二

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)應用：分析合金結晶過程，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）第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖26第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖

合金結晶過程分析；（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）

第十一節(jié)

三元共晶相圖

6h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖27第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日組元在固態(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。第十二節(jié)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結28第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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

根據參加反應相：后生成。

包、共晶轉變判斷

根據居中單相區(qū)：上共下包。

根據降溫時共軛三角形的主導因素。第十二節(jié)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結29第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

3四相平衡（1）立體圖中的四相平衡

共晶轉變類型：

包共晶轉變

包晶轉變

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。第十二節(jié)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結30第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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。