第8章三元相图PPT文档格式.ppt

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,8.1三元相图基础,5,8.1.3三元相图的截面图和投影图水平截面：

三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直，所以固定温度的截面图必定平行于浓度三角形，这样的截面图称为水平截面，也称为等温截面。

垂直截面：

固定一个成分变量并保留温度变量的截面图，必定与浓度三角形垂直，称为垂直截面，或称为变温截面三元相图的垂直截面与二元相图存在着本质上的差别。

二元相图的液相线与固相线可以用来表示合金在平衡凝固过程中液相与固相浓度随温度变化的规律。

三元相图的垂直截面不能表示相浓度随温度而变化的关系，只能用于了解冷凝过程中的相变温度，不能应用直线法则来确定两相的质量分数，也不能用杠杆定律计算两相的相对量。

8.1三元相图基础,6,8.1.3三元相图的截面图和投影图三元相图的投影图：

把三元立体相图中所有相区的交线都垂直投影到浓度三角形中，就得到了三元相图的投影图。

若把一系列不同温度的水平截面中的相界线投影到浓度三角形中，并在每一条投影上标明相应的温度，这样的投影图就叫等温线投影图。

根据需要只把一部分相界面的等温线投影下来。

经常用到的是液相面投影图或固相面投影图。

图为三元匀晶相图的固相液相投影图。

8.1三元相图基础,7,8.1.4三元相图的杠杆定律及重心定律直线法则：

在一定温度下三组元材料两相平衡时，材料的成分点和其两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的一条直线上。

杠杆定律：

由相律可知，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。

三元系合金在某温度处于两相平衡状态时，若其中一相的成分给定，另一相的成分点必在两已知成分点连线的延长线上；

若两个平衡相的成分点已知，材料的成分点必然位于此两个成分点的连线上。

8.1三元相图基础,8,8.1.4三元相图的杠杆定律及重心定律重心定律：

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，此时系统没有自由度，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：

8.1三元相图基础,9,8.1.5三元匀晶相图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+。

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,8.1三元相图基础,10,8.1.5三元匀晶相图等截温界面（水平截面）截面图分析：

3个相区：

L，L+；

2条相线：

L1L2，S1S2（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。

）,8.1三元相图基础,11,8.1.5三元匀晶相图等截温界面（水平截面）等温截面两相区内，通过任一合金的成分点只能作一条共轭线，各共轭线彼此不能相交，在成分三角形中成放射状。

位于同一共轭线上的不同成分合金，两平衡相的成分不变，但相对量各不相同。

相对量采用杠杆定律。

通过分析不同温度的等温截面图，还可以了解合金状态随温度改变的情况，如下图:

T1T2T3T4,8.1三元相图基础,12,8.1.5三元匀晶相图变温截面（垂直截面）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。

成分轴的两端不一定是纯组元；

液、固相线不一定相交；

液、固相线不是成分变化线，仅表示结晶开始与结晶终了，不表示合金结晶过程中，液固相成分变化的轨迹。

不能运用杠杆定律。

8.1三元相图基础,13,8.1.5三元匀晶相图投影图全方位投影图（匀晶相图不必要）。

等温线投影图：

可确定合金结晶开始、结束温度。

8.1三元相图基础,14,8.2固态互不溶解的三元共晶相图,8.2.1相图的空间模型1.相图分析点：

熔点；

二元共晶点；

三元共晶点。

线（EnE）：

两相共晶线；

液相面交线；

两相共晶面交线；

液相单变量线；

液相区与两相共晶面交线。

液相面；

固相面；

两相共晶面；

三相共晶面区：

两相区：

3个；

单相区：

4个；

三相区：

四相区：

1个,第八章三元相图,15,8.2.1相图的空间模型1.相图分析,8.2固态互不溶解的三元共晶相图,16,8.2.1相图的空间模型1.相图分析3个二元共晶系中的共晶转变点el，e2，e3在三元系中都伸展成为共晶转变线，这就是3个液相面两两相交所形成的3条熔化沟线e1E，e2E和e3E。

当液相成分沿这3条曲线变化时，分别发生共晶转变：

3条共晶转变线相交于E点，这是该合金系中液体最终凝固的温度。

成分为E的液相在该点温度发生共晶转变,8.2固态互不溶解的三元共晶相图,17,2.垂直截面图利用这个垂直截面可以分析成分点在rs线上的所有合金的平衡凝固过程，并可确定其相变临界温度。

以合金o为例。

当其冷到1点开始凝固出初晶A，从2点开始进入LAC三相平衡区，发生LAC共晶转变，形成两相共晶（AC），3点在共晶平面mnp上，冷至此点发生四相平衡共晶转变LABC，形成三相共晶（ABC）。

继续冷却时，合金不再发生其他变化。

室温组织是初晶A+两相共晶（A+C）+三相共晶（A+B+C）。

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,18,2.垂直截面图其他的垂直截面图的画法,8.2固态互不溶解的三元共晶相图,19,8.2.1相图的空间模型3.水平截面图利用这些截面图可以了解到合金在不同温度所处的相平衡状态，以及分析各种成分的合金在平衡冷却时的凝固过程，计算相组成和组织组成含量。

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,20,8.2.1相图的空间模型4.投影图粗线e1E，e2E和e3E是3条共晶转变线的投影，它们的交点E是三元共晶点的投影。

粗线把投影图划分成3个区域，这些区域是3个液相面的投影，其中标有tl，t2字样的细线即液相面等温线。

利用这个投影图分析合金的凝固过程，不仅可以确定相变临界温度，还能确定相的成分和相对含量。

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,21,投影图应用举例（以合金o为例）在空间模型和垂直截面图中的1点相对应的温度，合金冷到液相面Ae1Ee3A，开始凝固出初晶A，这时液相的成分等于合金成分，两相平衡相连接线的投影是AO线。

继续冷却时，不断凝固出晶体A，液相成分应沿Ao连线的延长线变化。

在与垂直截面图中2点对应的温度，液相成分改变到e3E线上的q点，开始发生LqAC共晶转变。

此后在温度继续下降时，不断凝固出两相共晶（AC），液相成分就沿qE线变化，直到E点（相当于垂直截面图中3点所对应的温度）发生LABC四相平衡共晶转变。

在略低于E点温度凝固完毕，不再发生其他转变。

故合金在室温时的平衡组织是初晶A十两相共晶（AC）十三相共晶（ABC）。

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,22,投影图应用举例（以合金o为例）合金组织组成物的相对含量可以利用杠杆法则进行计算。

如合金o刚要发生两相共晶转变时，液相成分为q，初晶A和液相L的质量分数为：

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,23,投影图应用举例（以合金o为例）q成分的液体刚开始发生两相共晶转变时，液体含量几乎占百分之百，而共晶体（AC）的含量近乎为零，所以这时（AC）共晶的成分点应是过q点所作的切线与AC边的交点d。

继续冷却时，液相和两相共晶（AC）的成分都将不断变化，液相成分沿qE线改变，而每瞬间析出的（AC）共晶成分则可由qE线上相应的液相成分点作切线确定。

在液相成分达到E点时，先后析出的两相共晶（AC）的平均成分应为f（Eq连线与AC边的交点）。

因为剩余液相E与所有的两相共晶（AC）的混合体应与开始发生两相共晶转变时的液相成分q相等。

因此合金o中两相共晶（AC）和三相共晶（ABC）的质量分数应为,8.2固态互不溶解的三元共晶相图,24,8.2.1相图的空间模型5.相区接触法则三元相图也遵循二元相图同样的相区接触法则，即相邻相区的相数差1（点接触除外）。

在应用相区接触法则时，对于立体图只能根据相区接触的面，而不能根据相区接触的线或点来判断；

对于截面图只能根据相区接触的线，而不能根据相区接触的点来判断。

根据相区接触法，除截面截到四相平面上的相成分点（零变量点）外，截面图中每个相界线交点上必定有四条相界线相交，这也是判断截面是否正确的几何法则之一。

8.2固态互不溶解的三元共晶相图,25,8.3固态有限溶解的三元共晶相图,8.3.1相图的空间模型1.相图分析点：

线：

液相区与两相共晶面交线；

固相单变量线。

固相面（组成）；

二相共晶面；

三相共晶面；

溶解度曲面：

6个。

区：

6个；

1个。

第八章三元相图,26,8.2固态有限溶解的三元共晶相图,8.3.1相图的空间模型1.相图分析,8.3固态有限溶解的三元共晶相图,27,8.3.2截面图1.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。

三相平衡区是直边三角形，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。

）,8.3固态有限溶解的三元共晶相图,28,8.3.2截面图2.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。

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）,8.3固态有限溶解的三元共晶相图,29,8.3.3投影图不同种类的投影图合金结晶过程分析；

相组成物相对量计算组织组成物相对量计算,8.3固态有限溶解的三元共晶相图,30,8.4两个共晶型二元系和一个匀晶型二元系构成的三元相图,第八章三元相图,31,8.5包共晶型三元相图,包共晶三元相图较为复杂，图示为其中一种类型，即三元系中有一对组元属二元包晶系、其它两对组元为二元共晶系，且包晶转变温度高于两共晶转变温度。

第八章三元相图,32,8.5包共晶型三元相图,第八章三元相图,33,8.6具有四相平衡包晶转变的三元相图,四相平衡包晶转变的反应式为La十bg这表明四相平衡包晶转变之前，应存在La十b三相平衡，而且，除特定合金外，三个反应相不可能在转变结束时同时完全消失，也不可能都有剩余。

一般是只有一个反应相消失，其余两个反应相有剩余，与生成相y形成新的三相平衡。

第八章三元相图,34,8.6具有四相平衡包晶转变的三元相图,第八章三元相图,35,8.7形成稳定化合物的三元相图,8.7.1在三元系中，如果其中一对组元或几对组元组成的二元系中形成一种或几种稳定的二元化合物，即在熔点以下既不发生分解、结构也不改变的化合物，或者三个组元之间形成稳定的三元化合物，分析相图时就可以把这些化合物看作独立组元。

各种化合物彼此之间、化合物和纯组元之间都可以组成伪二元系，从而把相图分割成几个独立的区域，每个区域都成为比较简单的三元相图。

第八章三元相图,36,8.8三元相图举例,1.FeCrC三元系相图变温截面（以wCr13%为例）：

除了4个单相区、8个两相区和8个三相区之外，还有3条四相平