材料科学基础相图.pptx

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1、13 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；第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第1页/共34页23 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

2、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。第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第2页/共34页3 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。第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第3页/共34页45 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

3、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。第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第4页/共34页55 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 （

4、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。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于于两两个个已已知知成分点的连线上。成分点的连线上。第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第5页/共34页66 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

5、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。（由相率可知，此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是确定的。）（由相率可知，此时系统有一个自由度，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：所计算平衡相含量的计算：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。第四章相图第九节三元相图基本知识第九节第九节 三元三元相图基本知识相图基本知识第6页/共34页71相图分析相图分析点：点：a

6、,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+。第四章相图第十节三元匀晶相图第十节第十节 三元匀晶相图三元匀晶相图 第7页/共34页82 2 三元固溶体合金的结晶规律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。（立立体体图不实用）图不实用）共轭线：平衡相成分点的连线。共轭线：平衡相成分点的连线。第四章相图第十节三元匀晶相图第十节第十节 三元匀晶相图三元匀晶相图 第8页/共34页93等截温界面（水平截面）等截温界面（水平截面）（1）做法：某一温度下的水平面与相图

7、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：可作为计若干连接线：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。）轭连线。）第四章相图第十节三元匀晶相图第十节第十节 三元匀晶相图三元匀晶相图 第9页/共34页104变温截面（垂直截面）变温截面（垂直截面）（1）做法：某一垂直平面与相图中各面

8、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。不能运用杠杆定律。第四章相图第十节三元匀晶相图第十节第十节 三元匀晶相图三元匀晶相图 第10页/共34页11 5投影图投影图（1）全方位投影图）全方位投影图(匀晶相图

9、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。第四章相图第十节三元匀晶相图第十节第十节 三元匀晶相图三元匀晶相图 2h第11页/共34页12 一 组元在固态互不相溶的共晶相图（1）相图分析 点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。第四章相图第十一节三元共晶相图第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 两相共晶线 液相面交线线：EnE 两相共晶面交线 液相单变量线 液相区与两相共晶面交线第12页/共34页13 一 组 元 在 固 态 互 不 相 溶 的 共 晶 相 图 （1）相 图 分 析 液 相 面 固 相 面 面：两 相

10、共 晶 面 三 相 共 晶 面 两 相 区：3 个 区：单 相 区：4 个 三 相 区：4 个 四 相 区：1 个 第四章相图第十一节三元共晶相图第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第13页/共34页14 一 组 元 在 固 态 互 不 相 溶 的 共 晶 相 图 （1）相 图 分 析 液 相 面 固 相 面 面：两 相 共 晶 面 三 相 共 晶 面 两 相 区：3 个 区：单 相 区：4 个 三 相 区：4 个 四 相 区：1 个 第四章相图第十一节三元共晶相图第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第14页/共34页15 一 组元在固态互不相溶的共晶相图（2）垂直截面图 O点

11、合金的室温组织A+(A+C)+(A+B+C)第四章相图第十一节三元共晶相图第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第15页/共34页16 一 组元在固态互不相溶的共晶相图（3）水平截面图 第四章相图第十一节三元共晶相图第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第16页/共34页17 一 组元在固态互不相溶的共晶相图（4）投影图 思考：分析O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）第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第17页/共34页18 一 组元在固态互不相溶的共晶相图（5）典型合金室温组织第十一节第十一节

12、三元共晶相图三元共晶相图 4h第四章相图第十一节三元共晶相图第18页/共34页19 二 组 元 在 固 态 有 限 溶 解 的 共 晶 相 图（1）相 图 分 析 点：熔 点；二 元 共 晶 点；三 元 共 晶 点。两 相 共 晶 线 液 相 面 交 线 线：E n E 两 相 共 晶 面 交 线 液 相 单 变 量 线 液 相 区 与 两 相 共 晶 面 交 线 固 相 单 变 量 线 第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第19页/共34页20 二 组 元 在 固 态 有 限 溶 解 的 共 晶 相 图（1）相 图 分 析 液 相 面 固 相 面(组 成

13、)面：二 相 共 晶 面 三 相 共 晶 面 溶 解 度 曲 面：6 个 两 相 区：6 个 区：单 相 区：4 个 三 相 区：4 个 四 相 区：1 个 第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第20页/共34页21 二 组元在固态有限溶解的共晶相图（1）相图分析 第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第21页/共34页22二 组元在固态有限溶解的共晶相图（2）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。是直边三角形三相平衡区 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，

14、表示三个平衡相成分。）第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第22页/共34页23 二 组元在固态有限溶解的共晶相图（2）等温截面 相率相区的相数差1；相区接触法则：单相区/两相区曲线相接；两相区/三相区直线相接。第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第23页/共34页24二 组元在固态有限溶解的共晶相图（3）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。1个三相区应用：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。（成分在单变量线上，不在垂直截面上）第十一节第十一节 三元共晶相图三元共

15、晶相图 第四章相图第十一节三元共晶相图第24页/共34页25 二 组元在固态有限溶解的共晶相图 合金结晶过程分析；（4）投影图 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（杠杆定律、重心定律）第十一节第十一节 三元共晶相图三元共晶相图 6h第四章相图第十一节三元共晶相图第25页/共34页26组元在固态有限溶解的共晶相图 立体图：共轭曲面。1 两相平衡 等温图：两条曲线。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第26页/共34页27 立体图：三棱柱，棱边是三个平衡相单变量线。2 三相平衡 等温图：直边三角形，顶点是平衡相成分点。垂直截面：曲边三

16、角形，顶点不代表成分 根据参加反应相：后生成。包、共晶转变判断 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。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第27页/共34页28 3 四 相 平 衡 （1）立 体 图 中 的 四 相 平 衡 共 晶 转 变 类 型：包 共 晶 转 变 包 晶 转 变 与 4 个 单 相 区 点 接 触；相 区 邻 接（四 相 平 衡 面）与 6 个 两 相 区 线 接 触；与 4 个 三 相 区 面 接 触。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第28页/共34页29 3 四相平衡（2

17、）变温截面中的四相平衡四相平衡区：上下都有三相区邻接。条件：邻接三相区达4时；判断转变类型 类型：共晶、包共晶、包晶。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第29页/共34页303 四 相 平 衡 （3）投 影 图 中 的 四 相 平 衡 根 据 1 2 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 变第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第30页/共34页314 典型合金及其组织 第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第31

18、页/共34页32 5 相 区 接 触 法 则 相 邻 相 区 的 相 数 差 1（各 种 截 面 图 适 用）。6 应 用 举 例 例例 1 1 A l-C u-M g 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。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 第四章相图第十二节三元相图总结第32页/共34页33 5 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。第十二节第十二节 三元相图总结三元相图总结 8h第四章相图第十二节三元相图总结第33页/共34页34感谢您的观看。第34页/共34页