材料科学基础-chp-8-三元相图课件.ppt

1、返回返回2023-5-6第八章第八章 三元相图三元相图 三维空间立体图 多元可作伪三元处理返回返回2023-5-6章章 目目 录：录：8.1 8.1 三元合金相图的表示方法三元合金相图的表示方法8.2 8.2 平衡相的定量法则平衡相的定量法则8.3 8.3 三元匀晶相图三元匀晶相图8.4 8.4 三元共晶相图三元共晶相图8.5 8.5 其它三元相图其它三元相图8.6 8.6 举例举例返回返回2023-5-68.1 8.1 三元合金相图的表示方法三元合金相图的表示方法一、浓度三角形一、浓度三角形 三元合金组元三元合金组元 A A、B B、C C，应满足约束条件应满足约束条件：独立变量为二，需用平

2、面表独立变量为二，需用平面表示。常用直边三角形和等边三角示。常用直边三角形和等边三角形表示，统称为浓度三角形。形表示，统称为浓度三角形。AB COxBxC%100=+CBAxxx返回返回2023-5-6等边三角形表示法：等边三角形表示法：浓度三角形顶点代表纯组元浓度三角形顶点代表纯组元 三角形的边代表二元合金三角形的边代表二元合金 AB=BC=CA=100%三角形内任意一点都代表一三角形内任意一点都代表一 个三元合金。如图个三元合金。如图O O点点AC%A%B%CBxcxaxbOxxx边长边长=+%100cbaxbD返回返回2023-5-6二、中具有特殊意义的线二、中具有特殊意义的线 平边线等

3、浓度关系：平边线等浓度关系：P P、Q Q合金，合金，B B组元相等组元相等=AEECxxxxNCAMCA常数常数ABC%A%B%CEPQMNBxMCxNCxNAxMAxF 顶角线等比浓度关系：顶角线等比浓度关系：任意两点任意两点M M、N N合金，合金，A A、C C组元浓度之比相等。组元浓度之比相等。返回返回2023-5-68.2 8.2 平衡相的定量法则平衡相的定量法则一、直线定律一、直线定律 已知成分的两合金已知成分的两合金P、Q，熔熔 配成新合金配成新合金R，R必在必在PQ连连 线上，且在重量重心上。线上，且在重量重心上。RQRPwwQP=%100%100%=ooww 成分为成分为O

4、 O的合金的合金,分解为分解为两相两相，则则连线必过连线必过O O点。点。ABCPRQO返回返回2023-5-6二、重心定律二、重心定律 已知成分的三个合金已知成分的三个合金P P、Q Q、N N，熔配成一个新的合金熔配成一个新的合金R R，R R成分成分 点必在点必在PQNPQN内，且在重量内，且在重量 重心上。重心上。ABCpqnRPQN 证：将证：将PQPQ合金按直线定律熔配合金按直线定律熔配 成成n，再由，再由n和和N N按直线定律熔按直线定律熔 配成配成R R。RNRQRPwwwNQP=返回返回2023-5-6 由合金由合金O O，分解成分解成三个相三个相，则则O O位于位于的重量重

5、心处。的重量重心处。ABCO%100%100%100%=owowow 各相相对量：各相相对量：返回返回2023-5-68.3 8.3 三元匀晶相图三元匀晶相图一、立体图一、立体图 熔点：熔点：T TA A、T TB B、T TC C 二元匀晶相图：二元匀晶相图：A-B A-B、A-CA-C、B-CB-C 固液相面：（共轭）固液相面：（共轭）单相区：单相区：L L、双相区：双相区：L+L+CABTCTATBL+TB TA TCLDEDEED返回返回2023-5-6二、等温截面图二、等温截面图ACBACBACBACBLLLOL+T1TBTCT4TAT3TCTBT2TAxxL 两相区由两相区由一对共

6、轭线一对共轭线包围，两平包围，两平衡相浓度在衡相浓度在共轭线上，共轭线上，用连接线连用连接线连接（实测）接（实测）L+返回返回2023-5-6三、垂直截面图三、垂直截面图aATALL+f=0f=1 两相区由一对共轭线包围两相区由一对共轭线包围 平衡相浓度不在共轭线上平衡相浓度不在共轭线上CABTCTATBL+LTBTA TCa返回返回2023-5-6四、凝固过程四、凝固过程CABOL 结晶过程中，两结晶过程中，两平衡相浓度按蝴蝶平衡相浓度按蝴蝶形规律变化。形规律变化。TB TA TCT4T1T2T3T5返回返回2023-5-6NKKL+CABLL+bKKOLMNMT等温面等温面T 垂直截面两相

7、区不能代表两垂直截面两相区不能代表两 相浓度，且不能用杠杆定律相浓度，且不能用杠杆定律 确定两相相对量。确定两相相对量。O 等温截面等温截面图中，两相区平衡图中，两相区平衡 相成分及相对量的确定，只相成分及相对量的确定，只 能由实测才知道。能由实测才知道。连接线的方向，可根据纯组连接线的方向，可根据纯组 元熔点高低大致判定。元熔点高低大致判定。T TA ATTC C，低温低温相相偏向于偏向于A A。返回返回2023-5-6截面两相区不能代表两相浓截面两相区不能代表两相浓度，且不能用杠杆定律确定度，且不能用杠杆定律确定两相相对量。两相相对量。返回返回2023-5-6变温截面的功能：变温截面的功能

8、：定性地揭示不同成分的系统的结晶过程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衡相的质量分数返回返回2023-5-68.4 8.4 三元共晶相图三元共晶相图（3/13/1转变）转变）一、立体图一、立体图TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2 相图发展而来。相图发展而来。由三个二元共晶由三个二元共晶返回返回2023-5-6相相 区：区：单相区：单相区：L L、f=3 任意形状空间区域。任意形状空间区域。与三个两相区衔接。与三个两相区衔

9、接。A+L+L+返回返回2023-5-6 双相区：双相区：L+L+、L+L+、L+L+、+、+、+；一对成分共轭面包围的空间区域，两平衡相的浓度在一对成分共轭面包围的空间区域，两平衡相的浓度在共轭面上按蝴蝶规律变化。共轭面上按蝴蝶规律变化。f=2f=2e1e2EAe1+L+返回返回2023-5-6 L+L+、L+L+、L+L+、+L L+、L L+、L L+在在T TE E等温四相面以上有三个三相区，以下有一个，等温四相面以上有三个三相区，以下有一个，称为称为3/13/1转变。转变。三相区由三相平衡三角形滑动而成。三相区棱边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为三个相的浓度变温

10、线浓度变温线。eLE L L+f=1三相区：三相区：返回返回2023-5-6 四相面：四相面：L+L+；反应式：反应式：L LE E(+)+)共共 f=0 f=0 水平面水平面 相区接触法则：相区接触法则：以面相邻相数差一以面相邻相数差一 以线相邻相数差二或零以线相邻相数差二或零 以点相邻相数差三以点相邻相数差三LE返回返回2023-5-6二、投影图二、投影图ABCEe1e2e3234156111278910返回返回2023-5-6L+L+L+L+三、平衡结晶过程三、平衡结晶过程 合金：合金：ABCEe1e2e3L+L+L室温组织室温组织：固溶体固溶体L 合金：合金：+室温组织室温组织：+L+

11、LL返回返回2023-5-6L+L+ABCEe1e2e3 合金：合金：L室温组织室温组织：+(+)+(+)+(+)(+)+)(+L单单(L)L)双双(L+)L+)双双(+)+)三三(+)+)三三(L+)L+)返回返回2023-5-6特殊成分的合金：特殊成分的合金：O合金（线接触）合金（线接触）E合金（点接触）合金（点接触）单单(L)L)三三(L+L+)双双(+)+)三三(+)+)单单(L)L)四四(L+)L+)三三(+)+)M合金（线接触）合金（线接触）单单(L)L)双双(L+L+)双双(+)三三(+)ABCEe1e2e3OM返回返回2023-5-6四、等温截面四、等温截面TA TB TC e

12、1 e2 e3 TE e1ABCEe2e3x返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2返回返回2023-5-6TA T TBCABLxCBT=e1ALxe1L返回返回2023-5-6L+L+L LCAT=e2BL+L+ACBe3 T TEL LL+L+L+L+xxe2L)(+L(+)(+)CABT=TECABTE TEx+x 室温组织室温组织：+(+(+)+(+)+)+(+)+(+)+)(+L返回返回2023-5-6五、五、垂直截面垂直截面ABCEe2e3xe1KKKKTET1T2+L L+L+L+L+L+L+L+L+L+T T1 1T T

13、2 2:LL初初T T2 2T TE E:L(+):L(+)共共 T TE E:L(+)L(+)共共 TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2返回返回2023-5-68.5 8.5 其它三元相图其它三元相图一、两包晶与一个匀晶组成的一、两包晶与一个匀晶组成的三元相图三元相图TATBTCCABPabPab+x X合金结晶过程：合金结晶过程：L+L 反应：反应：单单(L)L)双双(L+)L+)三三(L+)L+)双双(+)+)室温组织室温组织：初初+包包+TB P TA P TC返回返回2023-5-6投影图与垂直截面图：投影图与垂直截面图：ABCbPPaba投影图投影图CABbBb+L L

14、L+L+L+L+L+L+TB垂垂直直截截面面图图返回返回2023-5-6二、两共晶和一个匀晶组成的二、两共晶和一个匀晶组成的三元相图三元相图TCABCTATBe2e1CABe1e2+L+L+投影图投影图TB TA TC e1 e2返回返回2023-5-6CABe1e2bTBbBL课堂作业课堂作业:作作B-bB-b垂直截面图垂直截面图 分析分析X X合金平衡结晶过程合金平衡结晶过程XLL(+)室温组织室温组织：+(+(+)+)+返回返回2023-5-6共晶和包晶反应特点：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。线

15、滑动而成。水平截面图：水平截面图：共晶型共晶型 顶点领先顶点领先 包晶型包晶型 底边领先底边领先垂直截面图：垂直截面图：共晶型共晶型 曲边上三角曲边上三角 包晶型包晶型 曲边下三角曲边下三角L()L()L()L()L()L()L()L()返回返回2023-5-6三、三元包共晶相图三、三元包共晶相图（2/22/2转变）转变）ABCTCTATBTA P1 TC e1 TB P e2L Le1e2P1L+包共晶转变包共晶转变面面P返回返回2023-5-6投投 影影 图：图：ABCe1e2P1x 单单(L)L)双双(L+)L+)三三(L+)L+)四四(L+L+)三三(L+)L+)双双(+)+)三三(+

16、)+)L L初初 ；L+L+L+L+；L L余余+；+；+室温组织室温组织：包包+(+(+)+)包共包共+(+)+(+)共共+二次相二次相 P返回返回2023-5-6与与3/13/1转变转变比较：比较：四相反应面为四边形，反应面上下各有两个三相区。四相反应面为四边形，反应面上下各有两个三相区。以上为：以上为：L+L+；L+L+以下为：以下为：L+L+；+液相线变温规律为：液相线变温规律为：四相反应：四相反应：L+L+称称2/22/2转变转变E EL LP P包共晶包共晶共晶共晶返回返回2023-5-6四、三元包晶相图四、三元包晶相图（1/31/3转变）转变）TA TB e P P1 P2 TC

17、 P2ABCTATBTCePP1C返回返回2023-5-6与与3/13/1转变转变比较：比较：1/31/3转变转变四相平衡面为四相平衡面为 以上为：以上为：L+L+；以下为：以下为：L+L+；L+L+；+液相线变温规律为：液相线变温规律为：四相反应：四相反应：L+L+C CL L包晶包晶E EL LP P包共晶包共晶共晶共晶返回返回2023-5-68.6 8.6 举例举例 五个单相区五个单相区 、C1（M3C）、）、C2（M7C3）、）、C3（M23C6）三个四相反应三个四相反应 A L+C3 C2+B L+C2 C L+C1+C2Fe-Cr-CFe-Cr-C系系投影图投影图Cr7C3Fe3C

18、ABCC1C2C3CrC FeFe-Cr-C液液相投影图相投影图返回返回2023-5-6 七个三相平衡转变七个三相平衡转变 LC1+LC1+C2 L+C2 L+L+C2 L+C2 C3 L+C3 Cr7C3Fe3CABCC1C2C3CrC FeFe-Cr-C液液相投影图相投影图返回返回2023-5-6本本 章章 结结 束束返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2231746598101211返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2623149581071112返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2返回返回2023-5-6TCABCTATBTA TB TC e1 e2 e3 TEe1e3Ee2