第五章三元相图精选文档.ppt

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1、第五章三元相图1本讲稿第一页，共三十五页2 2 成分表示法成分三角形（成分表示法成分三角形（等边等边、等腰、直角三角形）、等腰、直角三角形）（1 1）已知点确定成分；）已知点确定成分；（2 2）已知成分确定点。）已知成分确定点。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第二页，共三十五页3 3 成分三角形中特殊的点和线成分三角形中特殊的点和线 （1 1）三个顶点：代表三个纯组元；）三个顶点：代表三个纯组元；（2 2）三个边上的点：二元系合金的成分点；）三个边上的点：二元系合金的成分点；第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第三页，共三

2、十五页3 3 成分三角形中特殊的点和线成分三角形中特殊的点和线 （3 3）平行于某条边的直线：其上合金所含由此边对应顶点）平行于某条边的直线：其上合金所含由此边对应顶点 所代表的组元的含量一定。所代表的组元的含量一定。（4 4）通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所）通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所 代表的两组元的比值恒定。代表的两组元的比值恒定。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第四页，共三十五页4四相平衡转变的类型四相平衡转变的类型（1）共晶转变：）共晶转变：L0Ta+b+c;（2）包晶转变：）包晶转变：L0a+bTc;（3）包共晶

3、转变：）包共晶转变：L0aTb+c;还有偏共晶、共析、包析、包共析转变等。还有偏共晶、共析、包析、包共析转变等。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第五页，共三十五页5 5 共线法则与杠杆定律共线法则与杠杆定律 （1 1）共线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡时，合）共线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡时，合 金的成分点和两个平衡相的成分点必然位金的成分点和两个平衡相的成分点必然位 于成分三角形内的同一条直线上。于成分三角形内的同一条直线上。（由相率可知，此时系统有一个自由度，表示一个相的成（由相率可知，此时系统有一个自由度，表示一个相的成 分可以独立改

4、变，另一相的成分随之改变。）分可以独立改变，另一相的成分随之改变。）（2 2）杠杆定律：用法与二元相同。）杠杆定律：用法与二元相同。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第六页，共三十五页5共线法则与杠杆定律共线法则与杠杆定律两条推论两条推论 （1 1）给给定定合合金金在在一一定定温温度度下下处处于于两两相相平平衡衡时时，若若其其中中一一个个相相的的成成分给定，另一个相的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上。分给定，另一个相的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上。（2 2）若若两两个个平平衡衡相相的的成成分分点点已已知知，合合金金的的成成分分点点必必然然位位

5、于于两两个个已已知知成成分点的连线上。分点的连线上。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第七页，共三十五页6 6 重心法则重心法则 在在一一定定温温度度下下，三三元元合合金金三三相相平平衡衡时时，合合金金的的成成分分点点为为三三个个平平衡衡相相的的成成分分点点组组成成的的三三角角形形的的质质量量重重心心。（由由相相率率可可知知，此此时时系系统统有有一一个个自自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是确定的。）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：所计算：所计算相的相的成分点成分点、合金成分点合金成分点和二者和二者连线的延长线与对边的连线的

6、延长线与对边的交点交点组成组成一个杠杆。合金成分点为支点。一个杠杆。合金成分点为支点。计算方法同杠杆定律。计算方法同杠杆定律。第五章三元相图第一节基本知识第一节第一节相图基本知识相图基本知识本讲稿第八页，共三十五页1 相图分析点：点：a,b,c-三个纯组元的熔点；三个纯组元的熔点；面：液相面、固相面；面：液相面、固相面；区：区：L,L+。第五章三元相图第二节三元相图第二节第二节三元匀晶相图三元匀晶相图本讲稿第九页，共三十五页2 三元固溶体合金的结晶规律 液液相相成成分分沿沿液液相相面面、固固相相成成分分沿沿固固相相面面，呈呈蝶蝶形形规规律律变变化化。（立体图不实用）（立体图不实用）共轭线共轭线

7、：平衡相成分点的连线。平衡相成分点的连线。第五章三元相图第二节三元相图第二节第二节三元匀晶相图三元匀晶相图本讲稿第十页，共三十五页3 等温截面（水平截面）（1）做法：某一温度下的水平面与相图中各面的交线。）做法：某一温度下的水平面与相图中各面的交线。（2）截面图分析）截面图分析3个相区：个相区：L,L+;2条相线：条相线：L1L2,S1S2（共轭曲线共轭曲线）;若干连接线：可作为计：可作为计算相对量的算相对量的杠杆杠杆（偏向（偏向低熔点组元；可用合金低熔点组元；可用合金成分点与顶点的成分点与顶点的连线连线近近似代替；过给定合金成似代替；过给定合金成分点，只能有唯一的共分点，只能有唯一的共轭连线

8、。）轭连线。）第五章三元相图第二节三元相图第二节第二节三元匀晶相图三元匀晶相图本讲稿第十一页，共三十五页4 变温截面（垂直截面）（1）做法：某一垂直平面与相图中各面的交线。）做法：某一垂直平面与相图中各面的交线。（2）二种常用变温截面）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。经通过某一顶点的直线做垂直面获得。（3）结晶过程分析）结晶过程分析成分轴的两端不一定是纯组元；成分轴的两端不一定是纯组元；注意注意液、固相线不一定相交；液、固相线不一定相交；液、固相线不是成分变化线液、固相线不是成分变化线,不能运用杠杆定律。不能

9、运用杠杆定律。第五章三元相图第二节三元相图第二节第二节三元匀晶相图三元匀晶相图本讲稿第十二页，共三十五页 5 投影图（1）全方位投影图）全方位投影图(匀晶相图不必要匀晶相图不必要)。（2）等温线投影图：可确定合金结晶开始、结束温度。）等温线投影图：可确定合金结晶开始、结束温度。第五章三元相图第二节三元相图第二节第二节三元匀晶相图三元匀晶相图本讲稿第十三页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（1）相图分析）相图分析点：熔点；二相共晶点；三相共晶点。点：熔点；二相共晶点；三相共晶点。第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图两相共晶线两相共

10、晶线液相面交线液相面交线线：线：EnE两相共晶面交线两相共晶面交线液相单变量线液相单变量线液相区与两相共晶面交线液相区与两相共晶面交线本讲稿第十四页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（1）相图分析）相图分析液相面液相面固相面固相面面：面：两相共晶面两相共晶面三相共晶面三相共晶面两相区：两相区：3个个区：区：单相区：单相区：4个个三相区：三相区：4个个四相区：四相区：1个个第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第十五页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（1）相图分析）相图分析液相面液相面固

11、相面固相面面：面：两相共晶面两相共晶面三相共晶面三相共晶面两相区：两相区：3个个区：区：单相区：单相区：4个个三相区：三相区：4个个四相区：四相区：1个个第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第十六页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（2）垂直截面图）垂直截面图分析相变过程。O点合金的室温组织点合金的室温组织A+(A+C)+(A+B+C)第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第十七页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（3）水平截面图）水平截面图相含量计算第

12、五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第十八页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（4）投影图）投影图综合分析思考：分析思考：分析O点合金的凝固过程，确定室温组织，计算室温点合金的凝固过程，确定室温组织，计算室温组织组成物的相对量。（杠杆定律与重心法则）组织组成物的相对量。（杠杆定律与重心法则）第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第十九页，共三十五页一一组元在固态互不相溶的共晶相图组元在固态互不相溶的共晶相图（5）典型合金室温组织）典型合金室温组织第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶

13、相图三元共晶相图3h本讲稿第二十页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（1）相图分析）相图分析点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。两相共晶线两相共晶线液相面交线液相面交线线：线：EnE两相共晶面交线两相共晶面交线液相单变量线液相单变量线液相区与两相共晶面交线液相区与两相共晶面交线固相单变量线固相单变量线第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十一页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（1）相图分析）相图分析液相面液相面固相面固相面(组成组成)面：面：二相共晶

14、面二相共晶面三相共晶面三相共晶面溶解度曲面：溶解度曲面：6个个两相区：两相区：6个个区：区：单相区：单相区：4个个三相区：三相区：4个个四相区：四相区：1个个第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十二页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（1）相图分析）相图分析第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十三页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（2）等温截面）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。应用：可确定平衡相及其成分；可运用杠

15、杆定律和重心定律。是直边三角形是直边三角形三相平衡区三相平衡区两相区与之线接两相区与之线接（水平截面与棱柱面交线）（水平截面与棱柱面交线）单相区与之点接单相区与之点接（水平截面与棱边的交点，表（水平截面与棱边的交点，表示三个平衡相成分。）示三个平衡相成分。）第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十四页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（2）等温截面）等温截面相邻相区的相数差相邻相区的相数差1；相区接触法则：相区接触法则：单相区单相区/两相区曲线相接；两相区曲线相接；两相区两相区/三相区直线相接。三相区直线相接。第五章三元

16、相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十五页，共三十五页二二组元在固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图（3）变温截面）变温截面3个三相区个三相区共晶相图特征共晶相图特征：水平线：水平线；两相共晶区特征两相共晶区特征：曲边三角形。：曲边三角形。1个三相区个三相区应用：分析合金结晶过程，确定组织变化应用：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。（成分在局限性：不能分析成分变化。（成分在单变量单变量线上，不在垂直截面上）线上，不在垂直截面上）第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十六页，共三十五页二二组元在

17、固态有限溶解的共晶相图组元在固态有限溶解的共晶相图合金结晶过程分析；合金结晶过程分析；（4）投影图）投影图相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）组织组成物相对量计算（组织组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律杠杆定律、重心定律）第五章三元相图第三节共晶相图第三节第三节三元共晶相图三元共晶相图本讲稿第二十七页，共三十五页组元在固态有限溶解的共晶相图立体图：共轭曲面。立体图：共轭曲面。1两相平衡两相平衡等温图：两条曲线。等温图：两条曲线。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第二十八页，共三十五页立体图：三棱柱，棱边是三个平衡相单

18、变量线。立体图：三棱柱，棱边是三个平衡相单变量线。2三相平衡三相平衡等温图：直边三角形，顶点是平衡相成分点。等温图：直边三角形，顶点是平衡相成分点。垂直截面：曲边三角形，顶点不代表成分垂直截面：曲边三角形，顶点不代表成分根据参加反应相：后生成。根据参加反应相：后生成。包、共晶转变判断包、共晶转变判断根据居中单相区：上共下包。根据居中单相区：上共下包。根据降温时共轭三角形的主导因素。根据降温时共轭三角形的主导因素。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第二十九页，共三十五页3四相平衡四相平衡（1）立体图中的四相平衡）立体图中的四相平衡共晶转变共晶转变类型：类型：包共晶

19、转变包共晶转变包晶转变包晶转变与与4个单相区点接触；个单相区点接触；相区邻接（四相平衡面）相区邻接（四相平衡面）与与6个两相区线接触；个两相区线接触；与与4个三相区面接触。个三相区面接触。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第三十页，共三十五页3四相平衡四相平衡（2）变温截面中的四相平衡）变温截面中的四相平衡四相平衡区：上下都有三相区邻接。四相平衡区：上下都有三相区邻接。条件：邻接三相区达条件：邻接三相区达4时；时；判断转变类型判断转变类型类型：共晶、包共晶、包晶。类型：共晶、包共晶、包晶。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第三十一

20、页，共三十五页3四相平衡四相平衡（3）投影图中的四相平衡（转变类型）投影图中的四相平衡（转变类型）根据12根单变量判断；根据液相单变量判断.共晶转变 包共晶转变 包晶转变第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第三十二页，共三十五页4典型合金及其组织典型合金及其组织第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第三十三页，共三十五页5相区接触法则相区接触法则相邻相区的相数差相邻相区的相数差1（各种截面图适用）。（各种截面图适用）。6应用举例应用举例例例1 1 Al-Cu-Mg相图相图 （1 1）确定初生相；）确定初生相；（2 2）确定四相平衡转变点及转变式；）确定四相平衡转变点及转变式；（3 3）确定等温线区域合金的转变温度。）确定等温线区域合金的转变温度。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结本讲稿第三十四页，共三十五页5应用举例应用举例例例2 2 Fe-Cr-C相图（等温截面）相图（等温截面）（1 1）确定给定合金的相组成物；）确定给定合金的相组成物；（2 2）计算组成物的相对量。）计算组成物的相对量。第五章三元相图第四节总结第四节第四节三元相图总结三元相图总结6h本讲稿第三十五页，共三十五页