4__冶金炉渣.ppt

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1、 4 4 冶金炉渣冶金炉渣v 炉渣及其分类炉渣及其分类炉渣及其分类炉渣及其分类 炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体，炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体，炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体，炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体，根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列4 4 4 4类：类：类：类：1 1 1 1）还原渣：）还原渣：）还原渣：）还原渣：以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，未被还原的以矿石或精矿为原料进行还原

2、熔炼，未被还原的氧化物和加人的熔剂形成的炉渣，氧化物和加人的熔剂形成的炉渣，如高炉渣；如高炉渣；2 2 2 2）精炼渣或氧化渣：）精炼渣或氧化渣：）精炼渣或氧化渣：）精炼渣或氧化渣：精炼粗金属，由其中元素氧化形成的氧精炼粗金属，由其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣，如炼钢渣；化物组成的炉渣，如炼钢渣；3 3 3 3）富集渣：）富集渣：）富集渣：）富集渣：将原料中的某有用成分富集于炉渣中，以利于下将原料中的某有用成分富集于炉渣中，以利于下道工序将它回收的炉渣，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹道工序将它回收的炉渣，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。炼含钒、铌生铁得到

3、的钒渣、铌渣等。4 4 4 4）合成渣：）合成渣：）合成渣：）合成渣：按炉渣所起的冶金作用，而采用各种造渣材料预按炉渣所起的冶金作用，而采用各种造渣材料预先配制的炉渣，如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣及先配制的炉渣，如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣及炉外精炼渣。炉外精炼渣。v 炉渣在冶炼过程中的作用炉渣在冶炼过程中的作用炉渣在冶炼过程中的作用炉渣在冶炼过程中的作用 1 1）具有分离或吸收杂质，除去粗金属中有害于金属产品性能）具有分离或吸收杂质，除去粗金属中有害于金属产品性能的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属，保护金属不受环境的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属，保护金属不受环境的

4、污染及减少金属的热损失的作用。的污染及减少金属的热损失的作用。2 2）在电炉冶炼中，炉渣起着电阻发热的作用。）在电炉冶炼中，炉渣起着电阻发热的作用。v 本章的主要内容本章的主要内容本章的主要内容本章的主要内容 1 1 1 1）炉渣相图）炉渣相图）炉渣相图）炉渣相图 2 2 2 2）炉渣结构理论）炉渣结构理论）炉渣结构理论）炉渣结构理论 3 3 3 3）金属液与炉渣的电化学反应）金属液与炉渣的电化学反应）金属液与炉渣的电化学反应）金属液与炉渣的电化学反应 4 4）炉渣的离子溶液结构模型炉渣的离子溶液结构模型炉渣的离子溶液结构模型炉渣的离子溶液结构模型 5 5 5 5）炉渣的活度）炉渣的活度）炉渣

5、的活度）炉渣的活度 6 6 6 6）炉渣的化学、物理性质）炉渣的化学、物理性质）炉渣的化学、物理性质）炉渣的化学、物理性质 4 4 冶金炉渣冶金炉渣4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 相律相律相律相律 描述体系的自由度数描述体系的自由度数f f与独立组元数与独立组元数C C、平衡共存相数平衡共存相数及及外界影响因素外界影响因素n n之间关系的规律，可用下式表示：之间关系的规律，可用下式表示：体系由化合物和一种以上的元素单质构成时，体系由化合物和一种以上的元素单质构成时，C C等于体系中等于体系中化学元素数。化学元素

6、数。常压下，常压下，n14.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图4.1.4.1.4.1.4.1.2 2 2 2 相图相图相图相图p什么是相图？什么是相图？相图是描述凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系相图是描述凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系p相图的作用相图的作用 确定物质在高温下相互反应，形成不同相组分和其有关参数确定物质在高温下相互反应，形成不同相组分和其有关参数及各相在不同条件下的相互转变关系，为选择某种性能的相成及各相在不同条件下的相互转变关系，为选择某种性能的相成分提供依据分提供依据p相图的绘制方法相图的绘制方法 实验测定法：淬冷法，热分析法实验测定法：淬

7、冷法，热分析法 热力学计算法热力学计算法4.1.4.1.4.1.4.1.3 3 3 3 二元系相图的基本类型二元系相图的基本类型二元系相图的基本类型二元系相图的基本类型v曲线曲线曲线曲线:饱和溶解度线。对饱和溶解度线。对于液相线，它也是熔化终了于液相线，它也是熔化终了温度线，有时也表示液相分温度线，有时也表示液相分层。自由度数层。自由度数:1:1，平衡相，平衡相数数:2:2v垂直线垂直线垂直线垂直线:两组元生成化合两组元生成化合物。自由度数物。自由度数:1:1，平衡相，平衡相数数:1:1v水平线水平线:表示有晶型转变表示有晶型转变或化学反应发生。自由度或化学反应发生。自由度数数:0:0，平衡相

8、数，平衡相数:3:34.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图化学反应的类型：化学反应的类型：化学反应的类型：化学反应的类型：1 1 1 1）分解类型）分解类型）分解类型）分解类型 共晶反应：液共晶反应：液 固固1 1固固2 2 共析反应：固共析反应：固3 3 固固1 1固固2 2 偏晶反应：液偏晶反应：液1 1 液液2 2固固1 12 2 2 2）化合类型）化合类型）化合类型）化合类型 包晶反应包晶反应(转熔反应转熔反应)：液固：液固1 1 固固2 2 包析反应：固包析反应：固1 1固固2 2 固固3 3v曲线与水平线的交点：表示三相共存，它可能是共曲线与水平线的交

9、点：表示三相共存，它可能是共曲线与水平线的交点：表示三相共存，它可能是共曲线与水平线的交点：表示三相共存，它可能是共晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行时，可能是共析点和包析点。时，可能是共析点和包析点。时，可能是共析点和包析点。时，可能是共析点和包析点。自由度数自由度数:0:0，平衡相数，平衡相数:3:3v线与线围成的区域：单相或两相区。单相区线与线围成的区域：单相或两相区。单相区线与线围成的区域：单相或两相区。单相区线与线围成的区域：单相或两相

10、区。单相区自由度自由度数数:2:2，平衡相数，平衡相数:1:1；两相区两相区两相区两相区自由度数自由度数:1:1，平衡相数，平衡相数:2:24.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图4.1.4.1.4 4 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图(1)(1)(1)(1)CaOCaOCaOCaOSi0Si0Si0Si02 2 2 2系相图系相图系相图系相图v两个稳定化合物，两个稳定化合物，Ca0Si0Ca0Si02 2(CS)(CS)和和2 2CaoSi0CaoSi02 2(C(C2 2S)S)；有两个不稳定；有两个不稳定化合物化合物3 3CaOSi0CaO

11、Si02 2(3CS)(3CS)3 3Ca02SiOCa02SiO2 2(C(C3 3S S2 2)。vvCaO-CCaO-CCaO-CCaO-C2 2 2 2S S S S系：系：系：系：具有一个共晶体：具有一个共晶体：L C L C2 2S+CS+C在在1250125019001900内，内，C C3 3S S稳定存稳定存在，超出此范围，发生共析反应：在，超出此范围，发生共析反应：C C3 3S C+CS C+C2 2S S4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图vv C C C C2 2 2 2S-CSS-CSS-CSS-CS系：系：系：系：具有一个不稳定化具

12、有一个不稳定化合物（合物（C C3 3S S2 2）的相图，有共晶反应，的相图，有共晶反应，也有包晶反应：也有包晶反应：共晶反应（共晶反应（14551455）：）：L L1 1 C C C C2 2 2 2S+CSS+CSS+CSS+CS，包晶反应（包晶反应（14751475）：）：L L1 1+C C C C2 2 2 2S S S S C C C C3 3 3 3S S S S2 2 2 2 4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图vvCS-SiOCS-SiOCS-SiOCS-SiO2 2 2 2系：系：系：系：包含一个共晶体和两包含一个共晶体和两液相共存的相图

13、，存在共晶反应和液相共存的相图，存在共晶反应和偏晶反应：偏晶反应：共晶反应（共晶反应（14361436）：）：L L1 1 CS+SiOCS+SiOCS+SiOCS+SiO2 2 2 2 偏晶反应（偏晶反应（17001700）：）：L L2 2 L L1 1+SiO+SiO+SiO+SiO2 2 2 2vv 水平线：水平线：水平线：水平线：CSCSCSCS、SiOSiOSiOSiO2 2 2 2 及及及及C C C C2 2 2 2S S S S的多晶型的多晶型的多晶型的多晶型转变线。转变线。转变线。转变线。4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图SiOSiOSiO

14、SiO2 2 2 2 晶型转变关系：晶型转变关系：晶型转变关系：晶型转变关系：第一类第一类第一类第一类(横向横向横向横向)：石英石英石英石英(六方双锥六方双锥六方双锥六方双锥)鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英(六方晶系板状六方晶系板状六方晶系板状六方晶系板状)方英石方英石方英石方英石(立方八面体立方八面体立方八面体立方八面体)第二类第二类第二类第二类(纵向纵向纵向纵向)：、三种晶型的亚种。晶型结构相同，三种晶型的亚种。晶型结构相同，三种晶型的亚种。晶型结构相同，三种晶型的亚种。晶型结构相同，只是晶格中原子的位置及四面体间的连接角发生了变化只是晶格中原子的位置及四面体间的连接角发生了变化只是晶格中原子的

15、位置及四面体间的连接角发生了变化只是晶格中原子的位置及四面体间的连接角发生了变化4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图迅速加热或冷却迅速加热或冷却迅速加热或冷却迅速加热或冷却 SiO SiO SiO SiO2 2 2 2 三类晶型转变时，会发生体积三类晶型转变时，会发生体积三类晶型转变时，会发生体积三类晶型转变时，会发生体积变化。变化。4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图v CSCS有两种晶型：有两种晶型：CS(CS(假硅灰石假硅灰石)与与CSCS。后者在。后者在12101210时时转变成同分熔化化合物的转变成同分熔化化合物的CS(

16、CS(熔点为熔点为1544)1544)。v C C2 2S S的晶型转变如下的晶型转变如下:C C2 2S S有有4 4种晶型：种晶型：、。其中其中CC2 2S S有亚种有亚种CC2 2S S，它们可在它们可在675675可逆而迅速地转变为可逆而迅速地转变为CC2 2S S。CC2 2S CS C2 2S S时，体积增大约时，体积增大约1010。4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图(2)(2)(2)(2)AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3Si0Si0Si0Si02 2 2 2系相图系相图系相图系相图 一般认为一般认为CaO-Si0CaO-

17、Si02 2系存在一个不稳定化合物（系存在一个不稳定化合物（A A3 3S S2 2)，分别存分别存在一个共晶反应和包晶反应：在一个共晶反应和包晶反应：共晶反应：共晶反应：L L SiOSiOSiOSiO2 2 2 2+A A3 3S S2 2 包晶反应：包晶反应：L L +A A A A2 2 2 2O O O O3 3 3 3 A A A A3 3 3 3S S S S2 2 2 2 4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图(3)(3)(3)(3)CaO-ACaO-ACaO-ACaO-A2 2 2 20 0 0 03 3 3 3系相图系相图系相图系相图存在三个稳

18、定化合物存在三个稳定化合物存在三个稳定化合物存在三个稳定化合物C C C C12121212A A A A7 7 7 7、CACACACA、CACACACA2 2 2 2，可分解为四个二元可分解为四个二元可分解为四个二元可分解为四个二元系来分析。系来分析。系来分析。系来分析。C C1212A A7 7-CA-CA和和CA-CACA-CA2 2为生成共为生成共晶的二元系，晶的二元系，CaO-CCaO-C1212A A7 7和和CACA2 2-A-A2 2O O3 3为既有共晶也有包为既有共晶也有包晶反应的二元系。晶反应的二元系。4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图

19、(4)(4)(4)(4)FeO-SiOFeO-SiOFeO-SiOFeO-SiO2 2 2 2系相图系相图系相图系相图 存在一个稳定化合物存在一个稳定化合物存在一个稳定化合物存在一个稳定化合物F F F F2 2 2 2S,S,S,S,可分解为两个二元系来分析：可分解为两个二元系来分析：可分解为两个二元系来分析：可分解为两个二元系来分析：F F F F2 2 2 2S-SiOS-SiOS-SiOS-SiO2 2 2 2为有一个共晶体为有一个共晶体（1175),1175),并存在有液相分并存在有液相分层区及偏晶反应。层区及偏晶反应。F F F F2 2 2 2S-FeOS-FeOS-FeOS-F

20、eO为一简单共晶为一简单共晶（11801180）二元系。）二元系。实际上实际上FeO-SiOFeO-SiOFeO-SiOFeO-SiO2 2 2 2系是一假系是一假系是一假系是一假三元系状态图，图上标出了三元系状态图，图上标出了三元系状态图，图上标出了三元系状态图，图上标出了液相中液相中液相中液相中FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3含量随含量随含量随含量随SiOSiOSiOSiO2 2 2 2变化变化变化变化的曲线。的曲线。的曲线。的曲线。4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图(5)(5)(5)(5)CaO-FeOCaO-FeOCaO-Fe

21、OCaO-FeO系相图系相图系相图系相图有一个异分熔化化合物有一个异分熔化化合物2 2Ca0FeCa0Fe2 20 03 3(或或C C2 2F)(F)(分分解温度为解温度为1 1133)133)，它它在在11251125可与可与FeFex xO O形成形成共晶体：共晶体：C C2 2F-FeF-Fex xO O4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图(6)(6)(6)(6)CaO-FeCaO-FeCaO-FeCaO-Fe2 2 2 20 0 0 03 3 3 3系相图系相图系相图系相图存在两个不稳定化合物存在两个不稳定化合物存在两个不稳定化合物存在两个不稳定化合物

22、CFCFCFCF、CFCFCFCF2 2 2 2(11501150115011501240)1240)1240)1240)和一个和一个和一个和一个稳定化合物稳定化合物稳定化合物稳定化合物C C C C2 2 2 2F F F F4.1 4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图钢铁冶金的主要二元渣系相图4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 三元系相图的基本知识三元系相图的基本知识三元系相图的基本知识三元系相图的基本知识4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 三元系立体相图三元系立体相图三元系立

23、体相图三元系立体相图C C共晶体的三元相图的空间图形共晶体的三元相图的空间图形共晶体的三元相图的空间图形共晶体的三元相图的空间图形三元凝聚体系，自由度数三元凝聚体系，自由度数最大为最大为3 3，表明体系有三个，表明体系有三个独立变量，因此，相图要独立变量，因此，相图要用三维空间图形表达用三维空间图形表达(1)(1)(1)(1)三元系组成的表示法三元系组成的表示法三元系组成的表示法三元系组成的表示法浓度三角形浓度三角形浓度三角形浓度三角形vv 浓度三角形内某点浓度的确定：浓度三角形内某点浓度的确定：浓度三角形内某点浓度的确定：浓度三角形内某点浓度的确定：垂线长度法：垂线长度法：垂线长度法：垂线长

24、度法：由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长代表它所指向的该顶角组分的浓度。代表它所指向的该顶角组分的浓度。平行线法：平行线法：平行线法：平行线法：通过等边三角形内任意点作通过等边三角形内任意点作3 3根平行于各边的直线，其在根平行于各边的直线，其在边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在三边边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在三边上所截线段长度之和等于三角形的边长。上所截线段长度之和等于三角形的边长。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型(2)(2)(2)(

25、2)浓度三角形的几何性质浓度三角形的几何性质浓度三角形的几何性质浓度三角形的几何性质 等含量规则：在浓度三角形中，平行于任一边的平行线等含量规则：在浓度三角形中，平行于任一边的平行线上的诸物系点，所含对应顶角组分的浓度是相同的。上的诸物系点，所含对应顶角组分的浓度是相同的。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 等比例规则：等比例规则：等比例规则：等比例规则：在浓度三角形中，从任一顶角向对边在浓度三角形中，从任一顶角向对边引一射线，则射线上各物系点的组成中，其两旁顶角组分引一射线，则射线上各物系点的组成中，其两旁顶角组分的浓度比均相同。的浓度比均相同。背向

26、规则：背向规则：背向规则：背向规则：当等比例线当等比例线上物系点的组成点，在背上物系点的组成点，在背离其所在顶角的方向上移离其所在顶角的方向上移动动(C OC O1 1 0 02 2)时，体系将时，体系将不断析出组分不断析出组分C C，而其内组而其内组分分C C的浓度不断减少，但其的浓度不断减少，但其他两组分的浓度比则保持他两组分的浓度比则保持不变。不变。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 直线规则直线规则直线规则直线规则:当三角形内有两个物系当三角形内有两个物系M M和和N N组成一个新的物系组成一个新的物系O O时，那么时，那么O O点必定落在点必

27、定落在MNMN连线上，而其位置可由连线上，而其位置可由M M及及N N的质量的质量m mM M、m mN N按杠杆原理确定，即按杠杆原理确定，即 应用：应用：应用：应用：在分析相图时，利用直在分析相图时，利用直线规则，可由已知的原物系点线规则，可由已知的原物系点(O)O)和其转变成的一个液相点和其转变成的一个液相点(M M或或N)N)，求得与之平衡共存的另求得与之平衡共存的另一固相点的位置一固相点的位置(N N或或M)M)。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 重心规则。重心规则。重心规则。重心规则。在浓度三角形中，组成为在浓度三角形中，组成为M M1

28、1、M M2 2、M M3 3的的3 3个物个物系或相点，其质量分别为系或相点，其质量分别为m m1 1、m m2 2、m m3 3，混合形成一质量为，混合形成一质量为m mo o的的新物系点新物系点O O时，此新物系点则位于此时，此新物系点则位于此3 3个原物系点连成的个原物系点连成的MM1 1M M2 2M M3 3内的重心位上。内的重心位上。O O点的位置可用杠杆原理由作图法确点的位置可用杠杆原理由作图法确定。定。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型应用：应用：应用：应用：可直接通过重心规则来求得一个物系或相点可直接通过重心规则来求得一个物系或相点

29、O O分解为分解为3 3个个相点的成分。如图相点的成分。如图414414，O O点犹如点犹如MM1 1M M2 2M M3 3的重心，的重心，MM1 1M M2 2M M3 3内内称为结线三角形。利用杠杆原理，可得出物系称为结线三角形。利用杠杆原理，可得出物系O O分解后分解后M M1 1、M M2 2、M M3 3物系的质量或质量分数物系的质量或质量分数:而而4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 交叉位规则。交叉位规则。交叉位规则。交叉位规则。在浓度三角形中，组成为在浓度三角形中，组成为M M1 1、M M2 2、M M3 3的的3 3个个物系混合，得

30、到一个位于物系混合，得到一个位于MM1 1M M2 2M M3 3之外及之外及M M3 3M M1 1和和M M3 3M M2 2边延长线间边延长线间范围内的新物系范围内的新物系P P。M M1 1、M M2 2、M M3 3及及P P四者构成的位置关系称为交四者构成的位置关系称为交叉位或相对位的关系。叉位或相对位的关系。P P点的位置可由联结点的位置可由联结PMPM3 3，交交M M1 1M M2 2线于线于MM，应用杠杆原理求得应用杠杆原理求得:由于由于m m1 1+m+m2 2=m,m=m,mp p+m+m3 3=m=m，所以：所以：即为了得到新物系即为了得到新物系P P，必须从两个原必

31、须从两个原物系物系M Ml l及及M M2 2从中取去若干量的从中取去若干量的M M3 34.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 从物系从物系P P分解出两个新物系分解出两个新物系M Ml l和和M M2 2，则应向物系则应向物系P P中加入若中加入若干量的干量的M M3 3,其量的关系为：其量的关系为：即物系即物系P P可吸收远离它的相对物系可吸收远离它的相对物系M M3 3，转变为另外两个物系转变为另外两个物系M M1 1和和M M2 2。如如P P是液相，而是液相，而M M3 3、M M1 1、M M2 2是固相，则可表示为是固相，则可表示为 即液相

32、在固相即液相在固相S S3 3周围与之反应，形成另外两个固相。这是周围与之反应，形成另外两个固相。这是三元包晶反应，又称为三元转熔反应。它与二元包晶反应相似，三元包晶反应，又称为三元转熔反应。它与二元包晶反应相似，但不同的是却形成了两个固相。但不同的是却形成了两个固相。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4,2.1.2 4,2.1.2 4,2.1.2 4,2.1.2 三元立体相图的平面投影图三元立体相图的平面投影图三元立体相图的平面投影图三元立体相图的平面投影图v 简单共晶体的三元立体相图：简单共晶体的三元立体相图：简单共晶体的三元立体相图：简单共晶体的

33、三元立体相图：初晶面初晶面初晶面初晶面:曲面曲面t tA Ae e2 2EeEe1 1、t tB Be e1 1EeEe3 3、t tC Ce e3 3EeEe2 2 是固、液两相平衡共存的液相是固、液两相平衡共存的液相面，自由度数为面，自由度数为2(2(f f3+l-23+l-22)2)。二元共晶线二元共晶线二元共晶线二元共晶线:液相面两两相交的交线，是两组液相面两两相交的交线，是两组分同时从液相析出的液相线，此曲线上是液分同时从液相析出的液相线，此曲线上是液相及两固相平衡相及两固相平衡,自由度数为自由度数为l l。三元共晶点三元共晶点三元共晶点三元共晶点:二元共晶线最后交于二元共晶线最后交

34、于EE点，点，3 3组组分同时从液相析出。此点是四相平衡共存，分同时从液相析出。此点是四相平衡共存，自由度数为零，是体系的最后凝固点。自由度数为零，是体系的最后凝固点。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型v平面投影相图：平面投影相图：平面投影相图：平面投影相图：v除固相已分解，或仅在熔体中存在的物质外，体系中所有组除固相已分解，或仅在熔体中存在的物质外，体系中所有组元及其化合物都有液相面。组元及其化合物数之和等于液相面元及其化合物都有液相面。组元及其化合物数之和等于液相面数，且在浓度三角形中，同分化合物的组成点都落在自己的液数，且在浓度三角形中，同分化合

35、物的组成点都落在自己的液相面内，异分化合物的组成点都落在自己的液相面外。相面内，异分化合物的组成点都落在自己的液相面外。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型vv等温线与等温截面图等温线与等温截面图等温线与等温截面图等温线与等温截面图等温线：等温线：等温线：等温线：等温平面与立体相图的液相面相截，所得截线在浓度等温平面与立体相图的液相面相截，所得截线在浓度三角面上的投影。也可定义为熔化温度相等的组成点的连线。三角面上的投影。也可定义为熔化温度相等的组成点的连线。等温截面图：等温截面图：等温截面图：等温截面图：在某一温度下的在某一温度下的等温平面与立体相图相

36、截，所得等温平面与立体相图相截，所得截面在浓度三角面上的投影。截面在浓度三角面上的投影。接界规则：接界规则：接界规则：接界规则：液相区与二液相区与二相区的接界是曲线，液相区的接界是曲线，液相区与三相区的接界是相区与三相区的接界是点，二相区与三相区的点，二相区与三相区的接界是直线。相邻相区接界是直线。相邻相区的相数相差为一个，这的相数相差为一个，这是接界规则。是接界规则。应用：应用：了解指定温度下，了解指定温度下，体系所处相态，以及组体系所处相态，以及组成改变时，体系相态的变化。成改变时，体系相态的变化。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.2 4.

37、2.2 三元系相图的基本类型三元系相图的基本类型4.2.2.1 4.2.2.1 4.2.2.1 4.2.2.1 具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图 由三组分中两两形成二元共晶体构成的三元共晶系相图。由三组分中两两形成二元共晶体构成的三元共晶系相图。v 结晶过程分析结晶过程分析4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型v 结晶过程中各相量及成分的变化：结晶过程中各相量及成分的变化：原物系点、液相点及析出的固相点原物系点、液相点及析出的固相点遵循直线规则，遵循直线规则，液相点及析出的固液相点及析出的固相

38、量可由杠杆原理计算。相量可由杠杆原理计算。液相成分变化的途径：液相成分变化的途径：固相成分变化的途径：固相成分变化的途径：4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.2.2 4.2.2.2 4.2.2.2 4.2.2.2 具有一个稳定的二元化合物的相图具有一个稳定的二元化合物的相图具有一个稳定的二元化合物的相图具有一个稳定的二元化合物的相图 浓度三角形某边上形成了一个稳定的二元化合物。可分解浓度三角形某边上形成了一个稳定的二元化合物。可分解为两个简单三元共晶体的相图。为两个简单三元共晶体的相图。鞍心点鞍心点鞍心点鞍心点e e e e3 3 3 34.2

39、4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.2.3 4.2.2.3 4.2.2.3 4.2.2.3 具有稳定三元化合物的相图具有稳定三元化合物的相图具有稳定三元化合物的相图具有稳定三元化合物的相图浓度三角形中形成了一个稳定浓度三角形中形成了一个稳定的三元化合物。可分解为三个的三元化合物。可分解为三个简单三元共晶体的相图简单三元共晶体的相图4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.2.4 4.2.2.4 4.2.2.4 4.2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图具有一个不稳定二元化合物的相图具有一个不稳定二元化合物的相

40、图具有一个不稳定二元化合物的相图v 特征：特征：特征：特征：浓度三角形某边上形成了一个不稳定的二元化合物。浓度三角形某边上形成了一个不稳定的二元化合物。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型v三角形内箭头指向代三角形内箭头指向代表温度下降，表温度下降，E点为三点为三元系的最低凝固点元系的最低凝固点v位于三角形位于三角形ADCADC内的物内的物系点发生系点发生转熔反应后，转熔反应后，无液相剩余，最后无液相剩余，最后在在P P点最后冷凝点最后冷凝v位于三角形位于三角形BDC内的内的物系点发生转熔反应后，物系点发生转熔反应后，有液相剩余，最后在有液相剩余，最后在

41、E点最后冷凝点最后冷凝v 物系点的结晶过程分析物系点的结晶过程分析4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.2.5 4.2.2.5 4.2.2.5 4.2.2.5 具有一个液相分层区的相图具有一个液相分层区的相图具有一个液相分层区的相图具有一个液相分层区的相图v 特征：特征：特征：特征：浓度三角形某边上形成了一个液相分层。浓度三角形某边上形成了一个液相分层。v 物系点的结晶过程分析物系点的结晶过程分析物系点的结晶过程分析物系点的结晶过程分析4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型v 组分组分组分组分C C C C对液

42、相分层区的影响对液相分层区的影响对液相分层区的影响对液相分层区的影响4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 三元系相图中相界线和无变量点的确定法三元系相图中相界线和无变量点的确定法三元系相图中相界线和无变量点的确定法三元系相图中相界线和无变量点的确定法 三元系相图的构成单元是面三元系相图的构成单元是面三元系相图的构成单元是面三元系相图的构成单元是面(初晶面初晶面初晶面初晶面)、线、线、线、线(二元共晶线及二二元共晶线及二二元共晶线及二二元共晶线及二元转熔线元转熔线元转熔线元转熔线)、点、点、点、点(三元共晶点及

43、三元转熔点三元共晶点及三元转熔点三元共晶点及三元转熔点三元共晶点及三元转熔点)。v 初晶面是体系的组分及其化合物初次析出的相区，组分及同初晶面是体系的组分及其化合物初次析出的相区，组分及同分熔化化合物的组成点位于其初晶区内，而异分熔化化合物的分熔化化合物的组成点位于其初晶区内，而异分熔化化合物的组成点则落在其初晶区之外。组成点则落在其初晶区之外。v 线是初晶面的分界线或称相界线，在此线上是液相和两固相线是初晶面的分界线或称相界线，在此线上是液相和两固相平衡共存，但有两种不同的反应或析晶性质：平衡共存，但有两种不同的反应或析晶性质：4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知

44、识及基本类型 相界线析晶性质的判定切线规则：相界线析晶性质的判定切线规则：相界线析晶性质的判定切线规则：相界线析晶性质的判定切线规则：相界线上某点作一切线，其与三角形边上该相界线的组分相界线上某点作一切线，其与三角形边上该相界线的组分点的连线相交，如此交点位于在此两组分点连线的延长线上，点的连线相交，如此交点位于在此两组分点连线的延长线上，则相界线上该点液相的析晶具有转熔的关系则相界线上该点液相的析晶具有转熔的关系；如交点位在此如交点位在此两组分点连线之间，则具有共晶的关系两组分点连线之间，则具有共晶的关系；如交点正在两组分如交点正在两组分点之一处，则相界线上该点为共晶点之一处，则相界线上该点

45、为共晶 转熔的分界转熔的分界4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 无变量点性质的判定：无变量点性质的判定：无变量点性质的判定：无变量点性质的判定：a a三元共晶点位于各平衡的固相点所构成的三角形内，在三元共晶点位于各平衡的固相点所构成的三角形内，在重心位。重心位。b b三元转熔点位于各平衡的固相点所构成的三角形外，在三元转熔点位于各平衡的固相点所构成的三角形外，在交叉位。交叉位。4.2 4.2 三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型4.3 4.3 三元渣系的相图三元渣系的相图4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 实际三元系

46、相图的分析方法实际三元系相图的分析方法实际三元系相图的分析方法实际三元系相图的分析方法 (1)(1)(1)(1)判断化合物的稳定性判断化合物的稳定性判断化合物的稳定性判断化合物的稳定性 根据化合物的组成点是根据化合物的组成点是否位于其初晶区内，确定该化合物是稳定的或不稳定否位于其初晶区内，确定该化合物是稳定的或不稳定的，稳定化合物是体系相组成的组分。的，稳定化合物是体系相组成的组分。(2)(2)(2)(2)三角形划分法三角形划分法三角形划分法三角形划分法 稳定化合物构成独立分三角形，稳定化合物构成独立分三角形，原物系点位于该分三角形内时，其结晶过程在相应的原物系点位于该分三角形内时，其结晶过程

47、在相应的分三角形内完成，而凝固后的相成分由该分三角形的分三角形内完成，而凝固后的相成分由该分三角形的三顶角所表示的组分表示。不稳定化合物不能构成独三顶角所表示的组分表示。不稳定化合物不能构成独立分三角形，而是包含在相图的基本组分构成的分三立分三角形，而是包含在相图的基本组分构成的分三角形内角形内 1)1)连接相邻组分点构成三角形，稳定化合物及基本连接相邻组分点构成三角形，稳定化合物及基本组分之间用实线连接，它们与不稳定化合物之间则用组分之间用实线连接，它们与不稳定化合物之间则用虚线连接。但不相邻初晶区的这些组成点则不能相连。虚线连接。但不相邻初晶区的这些组成点则不能相连。2)2)连线不能互相交

48、叉，否则违背了相律原理。连线不能互相交叉，否则违背了相律原理。3)3)体系中有体系中有n n个无变量点，就有个无变量点，就有n n个分三角形。无变个分三角形。无变量点位于该三角形之内是共晶点，位于其外的是转熔量点位于该三角形之内是共晶点，位于其外的是转熔点，但多晶型转变的无变量点不包括在内。点，但多晶型转变的无变量点不包括在内。4)4)划分出的分三角形不一定是等边三角形，但有关划分出的分三角形不一定是等边三角形，但有关浓度三角形的性质仍然适用，只是不同边上的浓度分浓度三角形的性质仍然适用，只是不同边上的浓度分度线段不再相等了。度线段不再相等了。4.3 4.3 三元渣系的相图三元渣系的相图 (3

49、)(3)(3)(3)利用切线规则确定各相界线的性质是共晶线或转利用切线规则确定各相界线的性质是共晶线或转利用切线规则确定各相界线的性质是共晶线或转利用切线规则确定各相界线的性质是共晶线或转熔线，分别标上温度下降的箭头及双箭头。熔线，分别标上温度下降的箭头及双箭头。熔线，分别标上温度下降的箭头及双箭头。熔线，分别标上温度下降的箭头及双箭头。(4)(4)核定无变量点的性质。核定无变量点的性质。共晶点共晶点(E)E)位于其相平衡关系的分三角形内，与顶角位于其相平衡关系的分三角形内，与顶角构成重心位关系：构成重心位关系：L LE ES S1 1十十S S2 2十十S S3 3；，；，它是结晶的终点。它

50、是结晶的终点。转熔点转熔点(P)P)位于对应的分三角形之外，与三顶角点构位于对应的分三角形之外，与三顶角点构成交叉位的关系：成交叉位的关系：L LP P十十S S1 1=S=S2 2十十S S3 3 。它不一定是结晶的终它不一定是结晶的终点，视物系点在此对应分三角形之内或外的位置而定。点，视物系点在此对应分三角形之内或外的位置而定。(5)(5)在结晶过程中，利用三点结线规则在结晶过程中，利用三点结线规则 即用液相点即用液相点一一物系点物系点一一固相点的结线，确定平衡共存相的组成及质固相点的结线，确定平衡共存相的组成及质量。量。4.3 4.3 三元渣系的相图三元渣系的相图4.3 4.3 三元渣系