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1、第六章：三元相图,第六章：三元相图,复习合金、组元、相、相结构（固溶体、化合物）,(1)合金:通过熔炼、烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它金属或非金属元素结合在一起,形成具有金属性质的新物质。 合金： 至少有两种元素 ，至少有一种金属元素 如：碳钢、铸铁：Fe-C合金 黄铜：Cu-Zn合金,(2)组元:组成合金最基本的独立的物质称为组元。 由几种元素组成的合金称为几元合金。 如：碳钢(45号钢)：Fe-C二元合金。 合金钢 40Cr Fe-C-Cr三元合金 40CrNi Fe-C-Cr-Ni 四元合金,第六章：三元相图,(3)相：指在合金中那些结构相同，成分和性能均一，并以界面相互
2、分开的组成部分。,铁素体奥氏体两相组织,（4）相率：表示在相平衡状态下，系统的自由度数，组元数和相数之间的关系。,f=C-P+1,f:自由度数；C:组元数；P:相数；1：温度,第六章：三元相图,（5）二元相图：以温度为纵坐标，成分为横坐标，反映不同成分的合金在任意温度下所处的平衡相状态的图解。,二元匀晶相图,三元匀晶相图,二元相图与三元相图的关系：,二元相图,（二维平面图）,三元相图,（三维立体图）,1维,平面相区,立体相区,线,面,点,线,一. 三元相图成分表示法, 浓度三角形,1、等边三角型,顺（或逆）时针坐标,B,C,A, A%,6.1三元相图的基础知识,2. 浓度(成分)确定,1）确定
3、O点的成分,1）过O作A角对边的平行线,2）求平行线与A坐标的截距 得组元A的含量Ca,3）同理求组元B、C的含量,A%=Ca,a,B%=Ab,b,C%=Bc,c,6.1三元相图的基础知识,课堂练习,1. 确定合金I、II、III、IV的成分,I 点：,A%=60% B%=30% C%=10%,课堂练习,1. 确定合金I、II、III、IV的成分,II点：,A%=20% B%=50% C%=30%,课堂练习,1. 确定合金I、II、III、IV的成分,III 点：,A%=20% B%=20% C%=60%,课堂练习,1. 确定合金I、II、III、IV的成分,IV 点：,A%=40% B%=0
4、% C%=60%,2. 标出 75%A+10%B+15%C 的合金,课堂练习,3. 标出50%A+20%B+30%C的合金,课堂练习,3. 浓度三角形中具有特定意义的直线,II点：20%A- 50%B- 30%C,III 点：20%A- 20%B- 60%C,IV 点：40%A- 0%B- 60%C,1）与某一边平行的直线,在该直线上，含对角组元浓度相等,b,c,如图： 在bc直线上任何一点，含B组元的浓度（成分）相等，等于Ab,课堂练习,4. 绘出A 40%的所有合金,5. 绘出C 30%的所有合金,2） 过某一顶点作直线,在该直线上含另外两个组元的质量分数的比值相等,在BD直线上,6. 绘
5、出C / B 1/3的所有合金,课堂练习,7. 绘出A / C 1/4的所有合金,4. 截面图与投影图,（1）. 水平（等温）截面及其投影,L,L + ,（1）. 水平（等温）截面及其投影,投影图,在2相区，当温度一定时，只有1个自由度（f=3-2=1)。 即当某一相的成分固定时，另一相的成分随之确定（直线法则）,不同温度下的等温截面投影图,t1t2t3,（2）. 垂直截面,类型一：,类型二：,（2）. 垂直截面,5. 直线法则与重心法则,1）直线法则与杠杆定律, 适用于两相平衡的情况,三元合金在两相平衡时（温度一定），合金的成分点和两个平衡相的成分点必定在同一条直线上，两相的含量可用杠杆定律
6、 求出。,2） 重心法则, 适用于三相平衡的情况,三元合金处于三相平衡时（温度一定），自由度为零，三相的成分固定，相的含量用重心法则求出,6.2、三元匀晶相图,6.2、三元匀晶相图, 形成匀晶相图的条件, 匀晶转变：,由液相直接结晶出单相固溶体的转变（相变）,组元晶体结构相同、原子尺寸、电负性相似,组元在液相、固相均可完全互溶,L,L ,固相线,液相线,单相区,双相区,1. 三元匀晶相图,液相面,固相面,固相面,液相面, 由液相线演化而来, 由固相线演化而来,单相区：,L、,双相区：,L + ,二元相图与三元相图的关系：,二元相图,（二维平面图）,三元相图,（三维立体图）,1维,平面相区,立体
7、相区,线,面,点,线,2. 结晶过程,3. 等温截面及其投影,L,L + ,（2）. 垂直截面,类型一：,类型二：,（2）. 垂直截面,41,6.3固态互不溶解的三元共晶相图,42,共晶转变：,一个液相 ，同时结晶出两个（或三个）固相, 共同结晶,6.3固态互不溶解的三元共晶相图,43,液相线： TAETS,固相线： TAMENTS,线：,固溶度曲线： MF、NG,共晶线： M-E-N,点：,共晶点： E,最大溶解度点： M、N,L,L , ,TA,TS,M,E,N,F,G,44,简单共晶：,6.3固态互不溶解的三元共晶相图,45,1. 简单三元共晶相图分析,46,6.3固态互不溶解的三元共晶
8、相图,47,6.3固态互不溶解的三元共晶相图,48,立体图：,相区的立体图,曲面的立体图,曲线的立体图,点,49,50,L A,L B,L C,51,L A + C,L A + B,L B + C,52,L A + B + C,53,单相区：,双相区：,三相区：,四相区：,L,L + A、L + B、L + C,L + A + B、L + B +C、 L + A + C、A + B + C,一个,三个,四个,一个,L + A + B + C,54,E,E3,E1,TA,E,E1,E2,TB,E,E3,E2,TC,L A,L B,L C,55,液相面, 初生相开始析出,56,L A + C,L
9、A + B,L B + C,L A + B + C,固相面, 三相平衡共晶转变结束 四相平衡共晶,57,L A + C,L A + B,L B + C,E,A1,A2,B1,B2,E1,E,E3,C1,C3,A1,A3,E,E2,C1,C2,B1,B3,中间面, 三相平衡共晶转变开始,58,E,E3,E1,E2,L A + C,L A + B,L B + C, 三相平衡共晶线,59, 四 相 平 衡 共 晶 点,60,投影图：,相区的投影,曲面的投影,曲线的投影,点的投影,61,L A,L B,L C,62,e,L A,L B,L C,63,L A + C,L A + B,L B + C,64
10、,e,L A+C,L A+B,L B+C,65,A + B + C,L A + B + C,66,A + B + C,L A + B + C,67,e,总 投 影 图,68,69,分析不同区域合金的结晶过程及室温组织,70,提问：计算o合金在室温下A、B、C三个相的相对重量,(用重心法则求出),数值上分别等于三个组元的成分,求组织的相对重量,室温下的组织为：初晶A、（A+B）二元共晶、（A+B+C）三元共晶,71,等温截面及其投影,72,L,L+C,L+C,L+A,L+B,L,L+A+C,L+A+C,L+B+C,L+A+B,L+A+B+C,L+C,L+A,L,L+A+C,L+A+B,L+B+C
11、,L,L+A,L+B,L+C,A+B+C,73,垂直截面,1） 等比截面,例一：,L,L+A,L+B,L+A+C,L+B+A,A+B+C,74,L,L+A,L+B,L+A+C,L+B+A,A+B+C,75,例二：,L,L+A,L+B,L+A+C,A+B+C,76,例一：,2） 定量截面,L,L+A,L+B,L+A+C,L+B+C,A+B+C,77,例二：,L,L+A,L+B,L+A+C,L+A+B,A+B+C,L+B+C,78,6.4固态有限互溶的三元共晶相图,L+,6.4固态有限互溶的三元共晶相图,B、C组元有限溶解在A组元中 形成固溶体,A、C组元有限溶解在B组元中 形成固溶体,A、B组元
12、有限溶解在C组元中 形成固溶体,立体图,4个单相区：L、,6个两相区： L+、L+、L+、+、,+、+,4个三相区： L+、L+、L+、+,1个四相区（水平面mnp）：,6.4固态有限互溶的三元共晶相图,投影图,分析区室温的相以及组织。,6.4固态有限互溶的三元共晶相图,垂直截面图图,V-W垂直截面,6.5三元相图举例,实际使用的三元相图只是相图中的极小部分。最常用的是某组元成分固定的垂直截面图，或者是某温度下的投影图,1、Fe-C-Si三元系垂直截面图,6.5三元相图举例,1、Fe-C-Si三元系垂直截面图,1、与Fe-C二元相似： 有包晶转变（L+)、共晶转变（L+Fe3C）、共析转变（+Fe3C）。 但是，水平线变成了相区。 S点（共析点）、E点（奥氏体的最大含碳量）、C点（共晶点）左移，Si量越多，左移越多 随Si量增多，共晶、共析转变温度升高；奥氏体相区缩小。,6.5三元相图举例,1、Fe-C-Si三元系垂直截面图,应会分析任意合金的结晶及相变过程（举例分析）,6.5三元相图举例,2、Fe-C-13%Cr三元系垂直截面图,0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13 都是不锈钢,加入13%Cr使Fe-C相图变化很大,C1是Cr23C6，C2是Cr7C3， C3是（Fe、Cr）3C,奥氏体相区明显缩小，共析点明显左移,3Cr13、4Cr13属于过共析钢,
