材料科学基础chp-8-三元相图课件

1、2022/10/14第八章 三元相图 三维空间立体图 多元可作伪三元处理2022/10/14章 目 录：8.1 三元合金相图的表示方法8.2 平衡相的定量法则8.3 三元匀晶相图8.4 三元共晶相图8.5 其它三元相图8.6 举例2022/10/148.1 三元合金相图的表示方法一、浓度三角形 三元合金组元 A、B、C，应满足约束条件： 独立变量为二，需用平面表示。常用直边三角形和等边三角形表示，统称为浓度三角形。AB COxBxC%100=+CBAxxx2022/10/14等边三角形表示法：浓度三角形顶点代表纯组元 三角形的边代表二元合金 AB = BC = CA = 100%三角形内任意一

2、点都代表一 个三元合金。如图O点AC%A%B%CBxcxaxbOxxx边长=+%100cbaxbD2022/10/14二、中具有特殊意义的线平边线等浓度关系： P、Q合金，B组元相等常数ABC%A%B%CEPQMNBxMCxNCxNAxMAxF顶角线等比浓度关系： 任意两点M、N合金， A、C组元浓度之比相等。2022/10/148.2 平衡相的定量法则一、直线定律已知成分的两合金P、Q，熔 配成新合金R，R必在PQ连 线上，且在重量重心上。 成分为O的合金,分解为两相，则连线必过O点。ABCPRQO2022/10/14二、重心定律已知成分的三个合金P、Q、N， 熔配成一个新的合金R，R成分

3、点必在PQN内，且在重量 重心上。 ABCpqnRPQN 证：将PQ合金按直线定律熔配 成n，再由n和N按直线定律熔 配成R。RNRQRPwwwNQP=2022/10/14由合金O，分解成三个相， 则O位于的重量重心处。ABCO 各相相对量：2022/10/148.3 三元匀晶相图一、立体图熔点：TA、TB、TC二元匀晶相图： A-B、A-C、B-C固液相面：（共轭）单相区：L、双相区：L+ CABTCTATBL+TB TA TCLDEDEED2022/10/14二、等温截面图ACBACBACBACBLLLOL+T1TBTCT4TAT3TCTBT2TAxxL 两相区由一对共轭线包围，两平衡相浓

4、度在共轭线上，用连接线连接（实测）L+2022/10/14三、垂直截面图aATALL+f=0f=1 两相区由一对共轭线包围 平衡相浓度不在共轭线上CABTCTATBL+LTBTA TCa2022/10/14四、凝固过程CABOL 结晶过程中，两平衡相浓度按蝴蝶形规律变化。TB TA TCT4T1T2T3T52022/10/14NKKL+CABLL+bKKOLMNMT等温面T 垂直截面两相区不能代表两 相浓度，且不能用杠杆定律 确定两相相对量。O 等温截面图中，两相区平衡 相成分及相对量的确定，只 能由实测才知道。 连接线的方向，可根据纯组 元熔点高低大致判定。 TATC，低温相偏向于A。202

5、2/10/14截面两相区不能代表两相浓度，且不能用杠杆定律确定两相相对量。2022/10/14变温截面的功能： 定性地揭示不同成分的系统的结晶过程 确定相变的临界温度 不能揭示多个平衡相的成分，故也不能揭示各平衡相的质量分数2022/10/148.4 三元共晶相图（3/1转变）一、立体图TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2 相图发展而来。 由三个二元共晶2022/10/14相 区：单相区：L、 f=3 任意形状空间区域。 与三个两相区衔接。A+L+2022/10/14 双相区： L+、L+、L+、+、+、+； 一对成分共轭面包围的空间区域，两平衡相的浓度在共

6、轭面上按蝴蝶规律变化。 f=2e1e2EAe1+L+2022/10/14 L+、 L+、 L+、 + L+、L+、 L+ 在TE等温四相面以上有三个三相区，以下有一个，称为3/1转变。 三相区由三相平衡三角形滑动而成。三相区棱边为三个相的浓度变温线。eLE L+f=1三相区：2022/10/14四相面：L+； 反应式：LE(+)共 f=0 水平面 相区接触法则：以面相邻相数差一以线相邻相数差二或零以点相邻相数差三LE2022/10/14二、投影图ABCEe1e2e32341561112789102022/10/14L+L+三、平衡结晶过程合金：ABCEe1e2e3室温组织：固溶体 合金：室温组

7、织：+2022/10/14L+ABCEe1e2e3 合金：室温组织：+(+)+(+)+单(L)双(L+)双(+)三(+)三(L+)2022/10/14特殊成分的合金：O合金（线接触） E合金（点接触）单(L)三(L+)双(+)三(+)单(L)四(L+)三(+) M合金（线接触）单(L)双(L+)双(+)三(+)ABCEe1e2e3OM2022/10/14四、等温截面TA TB TC e1 e2 e3 TE e1ABCEe2e3x2022/10/14TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee22022/10/14TA T TBCABLxCBT = e1ALxe1aL2

8、022/10/14L+LCAT = e2BL+ACBe3 T TELL+L+xxe2aL)(ga+L(+)CABT = TECABTE TEx+x 室温组织：+(+)+(+)+(+)+)(gba+L2022/10/14五、垂直截面ABCEe2e3xe1KKKKTET1T2+L+L+L+L+L+T1T2 : L初T2TE : L(+)共 TE : L(+)共 TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee22022/10/148.5 其它三元相图一、两包晶与一个匀晶组成的三元相图TATBTCCABPabPab+x X合金结晶过程： 反应： 单(L)双(L+)三(L+)双(+)室温组织：初+包+

9、+ TB P TA P TC2022/10/14投影图与垂直截面图：ABCbPPaba投影图CABbBb+LL+L+L+TB垂直截面图2022/10/14二、两共晶和一个匀晶组成的三元相图TCABCTATBe2e1CABe1e2+L+投影图TB TA TC e1 e22022/10/14CABe1e2bTBbBL课堂作业: 作B-b垂直截面图 分析X合金平衡结晶过程XLL(+)室温组织：+(+)+2022/10/14共晶和包晶反应特点：共晶型与包晶型三相区都是由平衡三角形沿浓度变温线滑动而成。水平截面图： 共晶型 顶点领先 包晶型 底边领先垂直截面图： 共晶型 曲边上三角 包晶型 曲边下三角L

10、()L()L()L()2022/10/14三、三元包共晶相图（2/2转变）ABCTCTATBTA P1 TC e1 TB P e2Le1e2P1L+包共晶转变面P2022/10/14投 影 图：ABCe1e2P1x 单(L)双(L+)三(L+)四(L+) 三(L+) 双(+) 三(+) L初 ； L+ L+； L余+ ； +； + 室温组织： 包+(+)包共+(+)共+二次相 P2022/10/14与3/1转变比较：四相反应面为四边形，反应面上下各有两个三相区。 以上为： L+； L+ 以下为： L+； +液相线变温规律为： 四相反应：L+称2/2转变ELP包共晶共晶2022/10/14四、三

11、元包晶相图（1/3转变）TA TB e P P1 P2 TC P2ABCTATBTCePP1C2022/10/14与3/1转变比较：1/3转变四相平衡面为 以上为： L+ ； 以下为： L+； L+； +液相线变温规律为：四相反应： L+CL包晶ELP包共晶共晶2022/10/148.6 举例 五个单相区 、C1（M3C）、 C2（M7C3）、C3 （M23C6） 三个四相反应 A L+C3 C2 + B L+ + C2 C L + C1 + C2Fe-Cr-C系投影图Cr7C3Fe3CABCC1C2C3CrC FeFe - Cr - C液相投影图2022/10/14 七个三相平衡转变 LC1

12、 + LC1 + C2 L+ C2 L + L+ C2 L + C2 C3 L+ C3 Cr7C3Fe3CABCC1C2C3CrC FeFe - Cr - C液相投影图2022/10/14本 章 结 束2022/10/14TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee22317465981012112022/10/14TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee26231495810711122022/10/14TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee22022/10/14TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee22022/10/14TCABCTATBTA