三元合金相图

第五章三元合金相图主讲人：黄建平单位：材料科学与工程学院电话/p>

Email：hjphit_1983@163.com重要概念：铁素体奥氏体珠光体莱氏体共晶渗碳体共析渗碳体二次渗碳体铁碳相图中的包晶转变、共晶转变和共析转变；GS、ES和PQ线。各种铁碳合金的结晶过程分析，室温平衡组织中相及组织组成物相对量的计算及各组织特征熟悉铁碳合金的成分—组织－性能之间的关系第四章内容回顾本章主要内容5.1三元相图的成分表示方法5.2三元系平衡相的定量法则5.3三元匀晶相图5.4组元在固态下完全不溶的三元共

晶相图5.5三元相图总结第五章三元合金相图5.1三元相图的成分表示方法成分三角形:一般为等边三角形。三个顶点A、B、C分别代表三个纯组元。三条边分别代表三个二元系的成分。

AB边表示A-B二元系的成分；

BC边表示B-C二元系的成分；

CA边表示C-A二元系的成分。3.三角形内任一点代表一定成分的三元合金。xa+xb+xc=AB=BC=CA=100%浓度刻度一般用顺时针表示。确定X点合金的成分：55%A、20%B、25%Cabco5.1三元相图的成分表示方法二.两条特殊直线1.平行于三角形一条边的直线:位于此线上的合金,直线对应顶点组元的含量一定.2.通过三角形顶点的任一直线(B为顶点):5.1三元相图的成分表示方法5.2三元系平衡相的定量法则

三元系，两相平衡时，f=3-2+1=2.温度一定时f=1,对应关系---

一、直线法则设合金o在某一温度处于两相平衡,这两个相的成分点分别为a和b,则aob一定在一条直线上.

二.杠杆定律

o点处于两相平衡,a点为α相成分点,b点为β相成分点,则两相的质量之比为5.2三元系平衡相的定量法则三.重心法则（由直线法则和杠杆定律证明）

设某一温度下,合金N处于三相平衡(αβγ),各相的成分点分别为D、E、F，则N必位于三角形DEF的质量重心上，且三个相的质量分别为(α)(β)(γ)5.2三元系平衡相的定量法则5.3.三元匀晶相图一.相图的空间模型3个相区:液相区.固相区.液固两相区△ABC是成分三角形三根垂线是温度轴tAtBtC分别为三个组元的熔点。三个侧面分别代表AB、BC、CA二元匀晶相图。3条液相线组成三元相图的液相面。3条固相线组成三元相图的固相面。二.结晶规律:

结晶过程中,固相量不断增多,液相量不断减少,固相成分沿固相面上的曲线变化,液相成分沿液相面上的曲线变化。这两条曲线是不在同一平面上的空间曲线，把它们投影到成分三角形上，形成蝴蝶形，称为蝶形曲线。结晶过程中，固相成分、合金成分、液相成分遵循直线法则。与二元匀晶转变相比较：相同点4、不同点1。5.3.三元匀晶相图三.等温截面(水平截面)-----确定在某一温度下的相组成和相平衡关系5.3.三元匀晶相图相区:α、L、L+α（f=3-2=1)。5.3.三元匀晶相图5.3.三元匀晶相图四.变温截面(垂直截面)-可用来表示一系列合金在不同温度下的状态5.3.三元匀晶相图结晶过程:不能用杠杆定律计算相对含量5.3.三元匀晶相图五.等温投影图（两种）可以反映空间相图中各种相界面的变化趋势5.3.三元匀晶相图5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图一.空间模型点:5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图说明:

三元共晶反应时温度恒定,析出的三个固相的成分固定.过E点平行于底面三角形的平面--

称为三元共晶面,它也是相图的固相面.5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图3.曲面1)3个液相面:2)6个二元共晶曲面：5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图f=3-3+1=1。三相平衡时，温度一定成分一定，既水平直边三角形的顶点。温度下降时，三个相的成分分别沿着E1E、A3A1、B3B1变化，称为单变量线,成分变化线。三元系的三相区是以三条单变量线作为棱边的三棱柱体----鼻子。5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图4.相区:9个单相区:L两相区：L+A，L+B，L+C。三相区：L+A+B，L+C+B，

L+A+C，A+B+C。四相平衡区：L+A+B+C。5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图二.等温截面t=t1

tA>tB>tC5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图t=t2=tE1

tE1>tE2>tE35.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图t=t3=tE2

tE1>tE2>tE35.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图t=t4=tE3

tE1>tE2>tE35.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图t=t5tE3>t5>tE5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图

规律：1.等温截面上的三相平衡区是直边三角形组成的，三角形的三个顶点表示该温度下三个平衡相的成分。2.等温截面上的单相区边界为曲边。3.在等温截面上可以用直线法则、重心法则及杠杆定律来确定合金中各相的浓度和相对量。5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图三.变温截面投影图5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图1.平行于某一边的垂直截面1)cd截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图相区:L、L+A、L+B、L+A+B、L+A+C、L+B+C、A+B+C、L+A+B+C5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图O点合金的结晶过程：5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2）hj截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图3）mn截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图4）st截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2.过顶点A的变温截面1)Ab变温截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2)Ah变温截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2)sB变温截面5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图四.投影图作用:1)分析合金的结晶过程.2)确定平衡相的成分和相对量.5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图1.结晶过程分析(o合金)5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2.相对量的计算1)相的相对量(重心法则)5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图2)组织的相对量(杠杆定律)5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图5.4组元在固态下完全不溶的三元共晶相图5.5三元相图总结一、单相f=3-1+1=3，（1）单相区的空间形状可以为任意形状；（2）在截面图上，也为任意形状；（3）相的成分就是合金的成分。二、两相平衡f=3-2+1=2，（1）空间形状为由一对曲面包围；（2）截面图上由一对曲线作为边界线；在变温截面图上不能用杠杆定律，在等温截面图上，平衡相成分由共轭线确定，可用杠杆定律计算相对量。三、三相平衡f=3-3+1=1，（温度变化则三相成分不能变化）（1）空间形状为不规则的三棱柱体。（反应相为前导）。（2）在等温截面图上为直边三角形，三角形三顶点与三个单相区相接触，三条边与三个两相区相接触。当三角形的顶点向着降温方向且为反应物时，为共晶反应；三角形的底边向着降温方向为包晶反应。5.5三元相图总结（3）在变温截面图上一般为曲边三角形，三角形三个顶点与三个单相区接触，三条边与三个两相区接触。当为正曲边三角形时，为共晶型反应。当为倒曲边