三元匀晶相图

可编辑修改精选全文完整版第8章三元相图8.1三元相图基础 (1)8.2固态互不溶解的三元共晶相图 (5)8.3固态有限互溶的三元共晶相图 (11)8.4两个共晶型二元系和一个匀晶二元系构成的三元相图 (13)8.5三元相图举例 (14)8.6三元相图小结 (18)工业上应用的金属材料多半是由两种以上的组元构成的多元合金，陶瓷材料也往往含有不止两种化合物。

由于第三组组元或第四组元的加人，不仅引起组元之间溶解度的改变，而且会因新组成相的出现致使组织转变过程和相图变得更加复杂。

因此，为了更好地了解和掌握各种材料的成分、组织和性能之间的关系。

除了了解二元相图之外，还需掌握三元甚至多元相图的知识。

而三元以上的相图却又过于复杂，测定和分析深感不便，故有时常将多元系作为伪三元系来处理，因此用得较多的是三元相图。

三元相图与二元相图比较。

组元数增加了一个，即成分变量为两个，故表示成分的坐标轴应为两个，需要用一个平面来表示，再加上一个垂直该成分平面的温度坐标轴，这样三元相图就演变成一个在三维空间的立体图形。

这里，分隔每一个相区的是一系列空间曲面，而不是平面曲线。

要实测一个完整的三元相图，工作量很繁重，加之应用立体图形并不方便。

因此，在研究和分析材料时，往往只需要参考那些有实用价值的截面图和投影图，即三元相图的各种等温截面、变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图等。

立体的三元相图也就是由许多这样的截面和投影图组合而成的。

本章主要讨论三元相图的使用，着重于截面图和投影图的分析。

8.1 三元相图基础三元相图与二元相图的差别，在于增加了一个成分变量。

三元相图的基本特点为：（1）完整的三元相图是三维的立体模型。

（2）三元系中可以发生四相平衡转变。

由相律可以确定二元系中的最大平衡相数为3，而三元系中的最大平衡相数为4。

三元相图中的四相平衡区是恒温水平面。

（3）除单相区及两相平衡区外，三元相图中三相平衡区也占有一定空间。

根据相律得知，三元系三相平衡时存在一个自由度，所以三相平衡转变是变温过程，反映在相图上，三相平衡区必将占有一定空间，不再是二元相图中的水平线。

第八章三元相图三元合金系（ternery system）中含有三个组元，因此三元相图是表示在恒压下以温度变量为纵轴，两个成分变量为横轴的三维空间图形。

由一系列空间区面及平面将三元图相分隔成许多相区。

第一节三元相图的基础知识三元相图的基本特点：(1) 完整的三元相图是三维的立体模型；(2) 三元系中可以发生四相平衡转变。

四相平衡区是恒温水平面；(3) 三元相图中有单相区、两相区、三相区和四相区。

除四相平衡区外，一、二、三相平衡区均占有一定空间，是变温转变。

一、三元相图成分表示方法三元相图成分通常用浓度(或成分)三角形（concentration/composition triangle）表示。

常用的成分三角形有等边成分三角形、等腰成分三角形或直角成分三角形。

(一) 等边成分三角形－图形1. 等边成分三角形图形在等边成分三角形中，三角形的三个顶点分别代表三个组元A、B、C，三角形的三个边的长度定为0～100%，分别表示三个二元系(A—B系、B—C系、C—A系)的成分坐标，则三角形内任一点都代表三元系的某一成分。

其成分确定方法如下：由浓度三角形所给定点S，分别向A、B、C顶点所对应的边BC、CA、AB 作平行线(sa、sb、sc)，相交于三边的c、a、b点，则A、B、C组元的浓度为：WA = sc = Ca WB = sa= AbWC = sb= Bc•注：sa+ sb+ sc = 1 Ca + Ab+ Bc= 12. 等边成分三角形中特殊线(1) 平行等边成分三角形某一边的直线。

凡成分点位于该线上的各三元相，它们所含与此线对应顶角代表的组元的质量分数(浓度)均相等。

(2) 通过等边成分三角形某一顶点的直线位于该线上的所有三元系，所含另外两顶点所代表的的组元质量分数(浓度)比值为恒定值。

(二) 成分的其它表示法1.等腰成分三角形当三元系中某一组元B含量较少，而另外两组元(A、C)含量较多，合金点成分点必然落在先靠近成分三角形的某一边(如AC)附近的狭长地带内。

第四章三元相图必要性：工业材料为多元合金本章主要内容：1. 三元相图的表达方式，使用方法2．几种基本的三元相图立体模型3．各种等温截面，变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图4．典型合金的凝固过程及组织，各种相变过程及相平衡关系。

一、三元相图的成分表示法1．浓度等边三角形：三个顶点为纯组元，三条边为二元合金，三角形内任一点为三元合金2．三元合金成分确定n 浓度等边三角形3．浓度三角形中特殊线：平行浓度三角形任一边的直线从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线等腰三角形及直角坐标表示浓度二、杠杆定律及重心法则单相平衡勿须计算，四相平衡无从计算1．两相平衡：杠杆定律F4-5 三元相图中杠杆定律与重心法则共线法则：三元合金中两相平衡时合金成分点与两平衡相成分点在浓度三角形的同一直线上杠杆定律表达式α%=EO/DE×100%，β=OD/DE×100%注意：当一个合金O在液相的凝固过程中，析出α相成分不变时，液相成分一定沿α相成分点与O 点连线延长线变化。

2．三相平衡重心法则（重量三角形重心）x，y，z分别为α，β，γ成分点则nα%=oa/ax×100%，β=ob/by×100%，γ%=oc/cz×100%三、匀晶三元相图1．立体模型液相区，固相区，液、固两相区2．合金凝固过程及组织a.平衡凝固b.蝶形法则：F4-7 匀晶合金凝固中相成分变化凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲线变化，每一个温度下的固、液相成分连线在浓度三角形中投影呈蝴蝶3．等温截面匀晶三元系的等温截面两相区中的共轭线等温截面中两相区平衡两相的成分连线，共轭线的确定：实验确定，测定两平衡相中任一相的一个组元含量等温截面作用：1. 该温度下三元系中各合金的相态2．杠杆定律计算平衡相的相对量3．反映液相面、固相面走向和坡度，确定熔点、凝固点变温截面变温截面：某合金不同温度下状态分析合金的相变过程四、简单三元共晶相图1．立体模型： 简单三元共晶相图模型3个初晶液相面3条单变量线或二元共晶线一个三元共晶点,三相区开始面，结束面各相区在浓度三角形上的投影图投影图如图x 合金 n L→A ，L→A+B ，L→A+B+C表4-1 简单三元共晶中合金凝固后组织4． 等温截面 F4-15 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5．变温截面：平行于浓度三角形一边的变温截面cdF4-16：变温截面分析合金x的结晶过程：L→B，L→A+B，L→A+B+C练习：分析合金O的结晶过程4-17：通过顶点的变温截面注意：不能用杠杆定律，F4-17中A1g1 非四相平衡，五、固态有限溶解的三元共晶相图1．立体模型F4-18 固态有限溶解三元共晶模型三个液相面三个固溶体相面一个三元共晶固相面三个二元共晶完毕固相面三组二元共晶开始面三组六个固溶度面F4-20：固溶度面三条同析线及构成的一个同析台2．合金的凝固过程和组织合金I、II、III（合金x），VI、V、IV合金VI L→α，L→α+β，nα β，F4-23：凝固过程投影图合金VI：L→β，L→β+γ，L→β+α+γ α → β 同析反应n γ表4-2：各相区合金凝固过程及组织3．等温截面F4-24：不同温度下等温截面．变温截面F4-25：xy变温截面x1：L→α+β，L→α+β+γx2：L→α，L→α+β+γx3：L→α，L→α+γ，L→α+β+γx4：L→α，L→α+γ，α β nγx5：L→α，L→α+γ，α γF4-26：OP变温截面，六、有包共晶反应的三元相图1．立体模型包共晶反应L+A→M+CF4-27：空间模型4个液相面5条单变量线三相平衡反应开始面与结束面（二元n共晶结束与四相面重合）二元包晶反应开始面与F4-29：结束2个水平面，2个四相平衡点2．合金的凝固过程和组织F4-28中各点合金的组织如表4-3（表需修正有错误）如合金I：L→A剩余液相交np于n1：L+A→M 至n2点，A消失，L→M 液相沿e1E：L→M+B液相成分在E点：L→M+B+C3．等温截面4。