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三元相图

三元相图. 含有三个组元的系统称为三元系统或三元系 Fe-C-Si ， Fe-C-Cr ， Al-Mg-Cu 等 三元系的组织、性能与加工处理工艺都不同于二元系。. 三元相图. 一、相图基本知识 1 三元相图的主要特点 （ 1 ）是立体图形，主要由曲面构成； （ 2 ）可发生四相平衡转变； （ 3 ）一、二、三相区为一空间。. 相图基本知识. 2 成分表示法－成分三角形（ 等边 、等腰、直角三角形） 三点 三边 （ 1 ）已知点确定成分；

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三元相图

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Presentation Transcript

  1. 三元相图 • 含有三个组元的系统称为三元系统或三元系 • Fe-C-Si，Fe-C-Cr，Al-Mg-Cu等 三元系的组织、性能与加工处理工艺都不同于二元系。

  2. 三元相图 一、相图基本知识 1 三元相图的主要特点 （1）是立体图形，主要由曲面构成； （2）可发生四相平衡转变； （3）一、二、三相区为一空间。

  3. 相图基本知识 2 成分表示法－成分三角形（等边、等腰、直角三角形） 三点 三边 （1）已知点确定成分； （2）已知成分确定点。

  4. 相图基本知识 3 等边成分三角形中特殊的点和线 （1）三个顶点：代表三个纯组元； （2）三个边上的点：二元系合金的成分点； （3）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。 （4） 通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所代表的两组元的比值恒定。

  5. 等腰成分三角形 • 三元系中某一组元含量较少，而另两元素含量较多时。

  6. 直角成分三角形 • 当三元系合金以某一组元为主，其他两组元含量很少时。 • 以直角顶点代表主要组元的成分，而两个垂直的坐标轴代表其他两组元的成分。

  7. 三元匀晶相图 三元匀晶相图：三元系中三个组元在液态和固态均无限互溶的三元相图 具有匀晶转变的三元合金系主要包括Fe-Cr-V、Cu-Ag-Pb等。 相图分析 点：Ta, Tb, Tc-三个纯组元的熔点； 面：液相面、固相面； 区：L, α, L+α。

  8. 三元匀晶相图 需要说明：实际应用的三元系的水平截面图并不是从立体相图中截取而得的，是实验测出的 根据相律可知，当温度选定后，三元系的两相共存状态系统的自由度为1。也就是说，等温截面图中的两相共存区中的两个平衡相，其中只有一个相的成分可以独立变化，而另一个相的成分随之而改变，如果已知一个平衡相的成分，就可以确定出与之对应的另一平衡相的成分。 3 等温截面（水平截面） （1）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 3个相区：L, α, L+α; 2条相线：L1L2, S1S2（共轭曲线）;mn（共轭线）

  9. 三元匀晶相图 4 变温截面（垂直截面） （1）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 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。 （3）结晶过程分析 成分轴的两端不一定是纯组元； 注意液、固相线不一定相交； 不能运用杠杆定律（液、固相线不是成分变化线）。

  10. 直线法则与杠杆定律 （1）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于成分三角形的同一条直线上。 （由相律可知，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。） （2）杠杆定律：用法与二元相同。

  11. 直线法则与杠杆定律 两条推论 （1）给定合金在一定温度下处于两相平衡时，若其中一个相的成分给定，另一个相的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上。 （2）若两个平衡相的成分点已知，合金的成分点必然位于两个已知成分点的连线上。

  12. 重心法则 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（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。） 平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为支点。计算方法同杠杆定律。

  13. 三元匀晶相图 三元固溶体合金的结晶规律 液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形规律变化。 （立体图不实用） 共轭线：平衡相成分点的连线。 共轭连线是非固定长度的水平线，随温度下降，它们一方面下移，另一方面绕成分轴转动。很显然，这些共轭连线不处在同一垂直截面上

  14. 三元匀晶相图 5 投影图 把三元立体相图中所有相区的交线都垂直投影到成分三角形中，就可得到三元相图的投影图。 全方位投影图：匀晶相图不必要。

  15. 三元共晶相图 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

  16. 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 液相区与两相共晶面交线 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

  17. 垂直截面图

  18. 水平截面图

  19. 简单三元共晶的等温截面 二相区：共轭线，三相区：三角形，三个顶点代表成分点

  20. 投影图 • e1E，e2E，e3E是三条共晶转变线的投影。 • E是三元共晶点的投影。 • AE、BE、CE分别是L+A、L+B、L+C三个两相区与四相平衡共晶转变平面mnp的接触线的投影，也把投影图分成三个部分。 • 利用投影图可确定相的相对量和成分

  21. 相区接触法则 • 相邻相区的相数差1；（点接触除外） • 单相区/两相区曲线相接； • 两相区/三相区直线相接。 • 立体图形，相邻相区要是面接触，而不是线接触

  22. 各相区在浓度三角形上的投影图

  23. 简单三元共晶中共晶点 3.二元共晶成分的确定F4-14 二元共晶成分的确定 共晶成分在变化，切线法确定

  24. 简单三元共晶结晶过程 如图x合金L→A，L→A+B，L→A+B+C

  25. 复习题 • 简述三元相图中的重心法则及其应用范围。 • 三元匀晶相图及其水平截面图、垂直截面图的分析。 • 典型的固态互不溶解的三元共晶系合金的平衡凝固过程分析及室温组织组成物相对量的计算。 • 为何三元系中的四相平衡共晶转变面为一平面？

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