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1、钢铁冶金中基本渣系有：CaO-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2-FeO渣系，其中CaO-SiO2、Al2O3-SiO2、CaO-Al2O3、FeO-SiO2、CaO-Fe2O3五个二元渣系是构成以上二元渣系的基础。1，CaO-SiO2系相图（P137，图4-1）存在4种化合物：偏硅酸钙：CaO.SiO2（CS）焦硅酸钙：3CaO.2SiO2（C3S2）正硅酸钙：2CaO.SiO2（C2S）硅酸三钙：3CaO.SiO2（C3S）其中CS、C2S为2个稳定的同分熔点化合物；C3S2、C3S为2个不稳定的异分熔点化合物。以CS、C2S将相图划分为3个体系进行分析：CaO- C2S体系：存在一个
2、共晶体：L CaO+C2S存在一个异分熔点化合物1250T1900为C3S T1900分解为：CaO+C2SC2S-CS体系：存在一个异分熔点化合物C3S2和一个包晶转变L+ C2S C3S2CS- SiO2体系：存在两液相分层区：L1+L2L2 L1+ SiO2存在一个共晶体：L1 CS+SiO2SiO2晶型会在不同温度下发生各种转变，硅砖由于含SiO2量很高，使用前应烘烤，以清除体积突变，避免使用破裂。石英石英磷石英（1000以下）2，Al2O3- SiO2系相图（P139图4-3）有1个稳定的化合物：莫来石，3 Al2O3.2SiO2(A3S2)A3S2+A可形成稳定的莫来石固溶体，近似
3、熔点1850有2个共晶转变：L SiO2+ A3S2 L A3S2+ Al2O33，CaO -Al2O3系相图（P140图4-4）CaO，Al2O3均为高熔点化合物，它们可形成5种复杂化合物，其中2个异分熔点化合物(CA6、C3A)，3个同分熔点化合物：(C12A7、CA、CA2)2个包晶转变：L+CaOC3A L+ Al2O3 CA65种化合物熔点均很高，只有在C12A7组成附近：CaO：44%-52%，才有较低的液相温度（1450-1550）4，FeO- SiO2系相图（P140图4-5）只有1个稳定性较差的同分熔点化合物，2 FeO.SiO2（熔点1208），在SiO2一端有1个液相分层
4、区：L1 SiO2+ L25，CaO Fe2O3系相图（P141图4-7）酸性的Fe2O3可与碱性的CaO形成2种不稳定的异分熔点化合物：CaO.Fe2O3(CF)、CaO.2FeO(CF2)，1个稳定的同分熔点化合物：2CaO.Fe2O3(C2F)。L+ C2FCFL+ Fe2O3 CF2这些化合物的熔点均较低(1440)，故渣中有Fe2O3(或FeO)存在可降低石灰的熔点，Fe2O3是碳的助熔剂。6，CaF2 -Al2O3系相图：Al2O3熔点很高：2050，CaF2的存在可降低其熔点，作为助熔剂，降低熔渣的熔点及粘度。存在1个共晶转变：LCaF2 +Al2O3二，三元系相图基础三元相图是
5、由三个组分构成的相平衡图。相律：（三元凝聚体系） （最大为3）即，可存在3个独立变量，温度和任意2个组分的浓度。，是一个点，是一条线，是一个面。浓度用浓度表示。温度用垂直于浓度的坐标轴表示，相图由三棱柱体空间图。1，浓度三角形：顶点：表示3个纯组分三边：两个组分组成的二元系三角形内部的点：三个组分组成的三元系三元系的组成可由平行线法或垂线法求出：2，浓度三角形基本规则：等含量规则：在浓度三角形中平行于一边的平行线上，各物系点所含对应顶点组分的浓度相等。等比规则：在浓度三角形中，由任一顶点向对边连线，线上各点所含量处两个组分浓度之比均相等。背向规则：当物系点o在温度下降时析出固相组分c时，则剩余
6、液相的组分沿c-c的延长线向o点移动，移动的距离愈长，析出c愈多，液相中c愈少，其余两组分A、B浓度之比不变。杠杆规则：当两个物系点M、N混合成一个新物系点o时，o的组成点必将位于MN连线上，重量关系符合杠杆规则：，由此可确定o点位置。当一个物系点o分解成两个新物系点M、N时，也符合杠杆规则：，重心规则：当3个物系点M1、M2、M3混合成1个新物系点M时，M必位于M1M2M3的重心之上。，3，立体图的平面投影图：（P145）立体图：纯组分熔点：tA、tB、tCA、B、C的初晶面（液相面）：由二元液相线扩展而成，是一个曲面。二元共晶线：、，三相平衡共存，是一条曲线。三元共晶点：，四相平衡共存，是
7、一个点。平面投影图：，4，等温线与等温面：在三元三棱柱体相图中，用间隔相同的等温界面去截立体图，所得曲线在浓度三角形中的投影称为等温线，（如t1，t2，t3等线，图4-17中）三，三元相图的基本类型：（P146）1，具有简单三元共晶体的相图：（P147图4-19）具有代表性的物系点O1、O2、O3、E的结晶过程及冷却曲线O1点：组成位于A-B二元共晶点上，仅当温度下降到此二元共晶温度时，才开始析出A-B共晶体。，在此共晶体析出过程中，温度保持不变，冷却曲线三出现水平线段，当共晶体全部析出，温度继续下降。O2点：组成位于A-B二元共晶线上，仅当温度降到此二元共晶线上时，开始析出A-B共晶体。，冷
8、却曲线上出现转折点，温度会继续下降，A-B共晶体不断析出，剩余液相沿O2E向E点移动。温度降到E点时，开始析出三元共晶体，冷却线上出现水平线段，结晶过程在E点结束。O3点：组成位于A的液相面之上，当温度降到该液相面时，开始析出A，出现转折点，剩余液相沿O3d向d移动，温度降到d点温度时，析出A-C二元共晶体，温度继续下降，出现折点，剩余液相沿dE移动，到达E点析出三元共晶体，出现水平线，结晶在E点结束。E点：组成位于三元共晶点E上，仅当温度降低到此三元共晶温度时，开始析出三元共晶体，冷却曲线上出现水平线段。在液相结晶过程中，可按杠杆规则，确定出与液相平衡的固相组成，如当液相沿析出A+C时，相应
9、的固相组成沿变化，b点的液相量，的固相量：。2，具有一个稳定三元化合物的相图（P148图4-21）ABC的AC边上形成一个稳定的二元化合物D，它是体系的独立组分，在相图中有其初晶面，BD把ABC分成两个，每一个具有一个三元共晶体，E1E2与BD线上共晶点e3交于e3，称为鞍心点，是E1E2上温度最高点，也是BD线上的温度最低点。E1e1De4E2e3是D的初晶面，组成D位于其内，这是稳定化合物的判别标志。3，具有一个稳定的三元化合物的相图（P149图4-22）组分A、B、C可形成一个稳定的三元化合物D(AmBnCp)，D是一个独立组分，有其初晶面，D位于其内。D可与任一个组分形成二元共晶体，也
10、可与任两个组分形成三元共晶体。D将ABC分成三个具有简单三元共晶体的相图。4，具有一个不稳定的二元化合物的相图（P149图4-23）为二元包晶点，D为A、B形成的异分熔点化合物二元包晶转变：，在投影图上可表示为：P为加入组分C后的三元包晶点：即为二元包晶线：（）、分别为二元共晶点（为B、D的二元共晶点）、为二元共晶线（PE：）E为三元共晶点：D为不稳定的二元化合物，其组成点D位于其初晶面之外。相图中典型物系点的结晶过程：（P151图4-24）O1点：位于A的初晶面内，也在ADC之内。液相冷却后，沿移动，析出A。到达后，开始析出A与C的二元共晶体，液相沿移动，不断析出A-C，到达P点后进行三元包
11、晶转变：，结晶在P点结束，最终固相组成为A+D+C。O2点：位于A的初晶面内，也在ADC之内。液相冷却后沿析出A，到达后，开始发生二元包晶转变，然后沿线继续析出D，最后到达P点，发生三元包晶转变：，结晶在P点结束，最终固相由A+D+C组成。O3点：位于A的初晶区内，但却位于DCB内。液相冷却后沿析出A，到达后发生二元包晶转变，（将DO3连线，交于）当到达时，A被消耗完，剩余液相沿析出D，到达后开始析出D+C的二元共晶体，液相沿移动，不断析出二元共晶体D+C（）。到达E后，开始析出三元共晶体，最终结晶在E点结束，固相由D+C+B组成。O4点：位于A的初晶面内，但在DC线上。液相冷却后沿O4P析出
12、A，到达P，发生三元包晶转变，液相与A同时消耗完，结晶在P点结束，最终的固相由D+C组成。O5点：位于A的初晶面内，但在DBC内。液相冷却后，沿析出A，到达开始析出A+C的二元共晶体，液相沿移动，到达P点发生包晶转变，A被消耗完，剩余液相沿PE析出D+C的二元共晶体，到达E后发生三元共晶转变：，结晶在E点结束，最终的固相由D+C+B组成。5，具有一个液相分层区的相图：（自学）四，三元炉渣体系相图：实际的三元渣系相图，经常包含多种二元或三元化合物，是由上述两种或多种基本的三元相图构成。1，实际三元系相图的分析方法：判断化合物的性质：根据化合物的组成点是否在其初晶区内，确定该化合物是否稳定。划分分
13、三角形：按照三角形划分规则将原三角形划分为多个分三角形，其规则如下：(a)连接相邻组元点构成三角形，稳定化合物用实线连接，不稳定化合物用虚线连接。(b)连线不能相交，否则违背了相律关系。如连线出现相交，应由实验法确定哪一条是合理的。(c)体系的含三角形数目与无变量点的数目相等。无变量点在相应的三角形内时为三元共晶点。在相应的三角形外时为三元包晶点。利用切线规则确定相界线的性质：相界线：三元相图中的二元共晶线和二元包晶线通称为相界线。如图化合物的组成点D部分在其初晶区内，部分在其初晶区外，其稳定性可变。相界线上的相平衡关系是变化的，可由切线规则确定。从B点作的切线，切点为N，则段为二元共晶线：（
14、如N1的切线在BD内）NP段位二元包晶线：（如的切线在BD外）判断无变量点的性质在之内为共晶点，在之外为三元包晶点确定结晶过程中的相平衡关系利用三点结线规则确定液相和固相的相平衡关系：原物系点，液相点（剩余），固相点（析出）三点在一条线上。2，CaO-SiO2-Al2O3渣系相图：（P156）这个相图在硅酸盐的相变理论上占有很重要的地位。此相图包含的化合物：2个稳定的三元化合物：CAS2(钙斜长石)、C2AS(铝高柱石)5个稳定的二元化合物：-CS，C2S，C12A7，CA，CA25个不稳定的二元化合物：A3S2，C2A，CA6，C3S2，C3S对应的分及无变量点、相平衡关系见表4-2（P15
15、5）相图中有15个无变量点（四相平衡共存），其中8个共晶点和7个包晶点，可将浓度划分为15个分（如图4-29，P156）在靠近SiO2顶角的SiO2-CaO边有一个液相分层区，当Al2O3含量达到3%时，液相分层消失。在SiO2初晶区内有鳞石英方石英的晶型转变线。CaO- SiO2- Al2O3相图在硅酸盐工业中得到了广泛的应用，如图4-31（P157）给出了硅酸盐水泥，高炉渣，玻璃，耐火材料的组成范围。应用此三元相图可计算出某种组成的熔渣凝固后的相成分。例：（P158）试计算组成为40.52% CaO，32.94% SiO2，17.23% Al2O3，2.53%MgO的高炉渣凝固后的相成分。解：CaO+SiO2+Al2O3+MgO=40.52+32.94+17.23+2.53=93.23%调整成分为100%，并将MgO并入CaO，成
