三元相图
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第八章三元相图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。
三元相图工业上所使用的金属材料,如各种合金钢和有色合金,大多由两种以上的组元构成,这些材料的组织,性能和相应的加工,处理工艺等通常不同于二元合金,因为在二元合金中加入第三组元后,会改变原合金组元间的溶解度,甚至会出现新的相变,产生新的组成相。
目录1释义2正文3表示方法4特定意义图5-101oa+ob+oc=AB=BC=CA由于oa=bC=WAob=Ac=WBoc=Ba=WC因此,可用oa代表A组元的含量,ob代表B组元的含量,oc代表C组元的含量.直角成分坐标表示法当三元系成分以某一组元为主,其他两个组元含量很少时,合金成分点将靠近等边三角形某一顶点.若采用直角坐标表示成分,则可使该部分相图更为清楚的表示出来,一般用坐标原点代表高含量组元,而两个互相垂直的坐标轴代表其他两个组元的成分。
等腰成分三角形当三元系中某一组元含量较少,而另两组元含量较大时,合金成分点将靠近等边成分三角形的某一边.为了使该部分相图清晰的表示出来,常采用等腰三角形,即将两腰的刻度放大,而底边的刻度不变.如图5-103所示.对于O点成分的合金,其成分的确定方法与前述等边三角形的确定方法相同,即过O点分别引两腰的平行线与AC边相交于a和c 点,则:Ca=WA=30%Ac=WC=60%Ab=WB=10%.虽然,上述成分表示方法在三元相图中都有应用,但应用最为广泛的还是等边三角形.4特定意义等边成分三角形中特定意义的线平行于三角形某一边的直线凡成分位于该线上的所有合金,它们所含的由这条边对应顶点所代表的组元的含量为一定值。
通过三角形顶点的任一直线凡成分位于该直线上的所有合金,它们所含的由另两个顶点所代表的两组元的含量之比为一定值。
定量法则应用相律f=c-p+1当三元系时f=4-p故当两相平衡共存时,有f=4-2=2即两个平衡相的成分只有一个独立改变,当一个平衡相的成分发生变化时,另一相的成分随之而改变,即两相的成分之间具有一定的关系,此关系称为直线法则.①直线法则和杠杆定律直线法则:三元合金中两相平衡时,合金的成分点和两个平衡相的成分点,必须在同一直线上.如图5-105所示,当合金O在某一温度处于α+β两相平衡时,这两个相的成分点便定为a和b,则aob三点必位于同一条直线上,且o点位于a,b两点之间,此时α,β两相的质量比为:由直线法则可得到以下规律:a:当温度一定时,若已知两平衡相的成分,则合金的成分必位于两平衡相成分的连线上;b:当温度一定时,若已知一相的成分及合金的成分,则另一平衡相的成分必位于两已知成分点的连线的延长线上;c:当温度变化时,两平衡相的成分变化时,其连线一定绕合金的成分点而转动;1 相图分析a,b,c为三组元A,B,C的熔点,且Tb>Ta>Tc.液相面:abc黄色面;固相面:abc蓝色面;液相区L:abc黄色面以上空间;固相区α:abc蓝色面以下空间;液固两相共存区L+α:abc黄色面和蓝色面之间区域。