第四章_相图_2

50
C
课堂练习
1. 确定合金I、II、 III、IV的成分
III 点： A%=20% B%=20% C%=60% 70 90 80
B 10 20 30
60 B% 50
40 30 20
40
50 C% 60 III 70 80
10 A
90 80 70 60 50 40 ← A% 30 20 10
90
C
28
C
课堂练习
90 2. 标出 75%A+10%B+15%C 80 的合金 70 60 B% 50 40 30 20 10 A 90 80 70 60
B 10 20 30 40 C% 60 70 80 90 50 40 ← A% 30 20 10
29
50
C
课堂练习
90 3. 标出 50%A+20%B+30%C 80 的合金 70 60 B% 50 40 30 20 10 A 90 80 70 60
21
4.4 三元相图
22
一、三元相图几何特征
B
1. 成分表示法
—— 浓度三角形
等边三角型 B% C%
＋ 顺时针坐标
A ← A% C
23
2. 浓度确定
1）确定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 3）同理求组元B、C的含量 O A C
24
B
B%
C%
← A%
1148 oC下，莱氏体中奥氏体的相对量：
γ E % = (6.69 – 4.3) / ( 6.69 – 2.11 ) ×100%=52.2%
10
(６)亚共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程
室温组织:
Le′+ P + Fe3CII
200×
11
(６)过共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程 （略）
39
液相线
T （℃）
L
固相线
单相区 双相区
L ＋

A B
40
1. 三元匀晶 相图
B C
A
41
三元匀晶相图的空间模型
三元匀晶相图及合金的凝固
42
液相面
固相面
B C
A
43
液相面
—— 由液相线演化而来
固相面
—— 由固相线演化而来 B C
单相区：
L、
双相区：
L+ A
44
二元相图与三元相图的关系：
液相线ABCD
固相线AHJECF
共晶线 ECF，共晶点C 1148 C
o
Lc(γE +Fe3C)
高温莱氏体,Ld
共析线 PSK，共析点S
γs(αP+Fe3C)
727oC
珠光体, P
ES线：C在奥氏体中的 饱和溶解度线 PQ线：C在F中的饱和溶 解度曲线 GS线：奥氏体冷却时， 奥氏体中刚刚析出铁素 体的温度曲线。 4
室温组织:
Le′+ Fe3CI
500×
12
标注了组织组成物的相图
13
练习题
14
15
16
3．铁碳相图的应用
钢铁选材：相图性能用途 铸件选材和确定浇注温度
确定锻造温度( 在 A 区）
制定热处理工艺
局限性 相图反映的是平衡状态，与实际情况有较大差异。
17
3. SiO2-Al2O3
18
2. Cu-Sn相图
2．铁碳合金的平衡结晶过程
Fe-C 合金分类
工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 % 钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 % 亚共析钢 ＜ 0.77 % 共析钢 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 % 白口铸铁 —— 2.11 亚共晶白口铁 ＜ 共晶白口铁 ＝ 过共晶白口铁 ＞ % ＜ C % ＜ 6.69 % 4.3 % 4.3 % 4.3 %
E
L B + C
四三 相相 平平 衡衡 共共 晶晶 转 变 结 束
19
4. ZrO2-CaO
20
4.3.4 相接触规则与假想相图
一. 相区接触规则
(1)两个单相区之间只能点接触而不能线接触；单相区和两相区 以线接触，
(2)相邻相区的相数差为1。 (3)恒温反应的水平线与3个两相区接触，从这条水平线上能 引出另外6条边界线，它们两两成对，包围3个两相区。 (4)所有两相区的边界线不应该延伸到单相区中， 而应伸向两相区(图4-28)。
双相区： 三个
L + A、L + B、L + C
B3 B2
E2 B1
E3
TC E C3 C2 C1
A
B
三相区：四个
L + A + B、L + B +C、 L + A + C、A + B + C
四相区： 一个
L+A+ B + C
C
61
TA E1
TB E1 E3 E TA E A3 A2 A1 E3 TC E3 E E2
60 B% 50
40 30 20
40
50 C% 60 III 70 80
10 A
90 80 70 60
90
IV 50 40 ← A% 30 20 10
31
C
1）与某一边平行的直线
B
含对角组元2
课堂练习
4. 绘出A ＝40%的 合金
5. 绘出C ＝30%的 合金
4.3.3 铁碳相图
1．铁碳相图 2．结晶过程 3．成分-组织-性能关系 4．Fe-Fe3 C相图的应用
1
1．铁碳相图 (Fe-Fe3 C相图)
2
1．铁碳相图 (Fe-Fe3 C相图)
(1) Fe-Fe3 C相图的组元
● Fe —— α –Fe、δ -Fe (bcc) 和γ -Fe (fcc) 强度、硬度低，韧性、塑性好。 ● Fe3 C —— 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
50
共晶线：
M-E-N
T（℃） TA
L
L＋
M 183℃ E
液相线：
线：
TA——E——TS

L＋
N
TS

固相线：
TA—M—E—N—TS
＋
F Pb G Sn
固溶度曲线：
MF、NG
共晶点：
点：
E
最大溶解度点：
M、N
51
简单共晶：
T（℃）
A
B
52
1. 简单三元共晶相图分析
A
B
B
C
A
C
53
A
7
(3)亚共析钢 ( C % = 0.4 % )结晶过程
各组织组成物的相对量：
P % = ( 0.4 – 0.0218 ) / ( 0.77 – 0.0218 ) ≈ 51 % F % ≈ 1 – 51 % = 49 %
室温组织: F + P，500×
0.0218 0.4 0.77
8
(4)过共析钢 ( C % = 1.2 % )结晶过程
27
课堂练习
1. 确定合金I、II、 III、IV的成分
IV 点： A%=40% B%=0% C%=60% 70 60 B% 50 40 30 20 10 A 90 80 70 90 80
B 10 20 30 40 C%
50
60 70 80 90 IV 60 50 40 ← A% 30 20 10
B
C
54
A
B
C
55
立体图：
相区的立体图 曲面的立体图 曲线的立体图 点
56
TA A3 A2 A1 TB E1 E3 TC E B3 B2
E2
B1
A
B
C3 C2
C1
C
57
TA
A3 A2 A1 TB E1 E3 TC E2 B3 B2 B1
LA
L B
A
B
E
C3 C2 C1
C L C
58
TA
(2) Fe-Fe3 C相图的相
● 液相 L
● δ 相 （高温铁素体 ） —— δ –Fe（C）固溶体 ● γ 相（A ，奥氏体） —— γ -Fe（C）固溶体 ● α 相 （F，铁素体） —— α -Fe（C）固溶体 ● Fe3 C （Cem 渗碳体 —— 复杂晶体结构
3
(2) 相图中重要的点和线
c1 c2 E F C%
B%
A
← A%
D a2 a1
C
34
课堂练习
6. 绘出C / B ＝1/3的合金
C 1 25% B 3 75%
B 90 80 70 60 B% 50 40 30 20 10 20 30 40 C%
7. 绘出A / C ＝1/4的合金
50
60 70 80 90
10 A 90 80 70 60 50 40 ← A% 30 20 10
二元相图
（二维平面图） 平面相区 线 点
＋ 1维
＋ 1维 ＋ 1维
＋1维
三元相图
（三维立体图） 立体相区 面 线
45
2. 结晶过程
L
t1 B t2 C
L→
A
46
3. 等温截面及其投影
B
C
A
47
B
L+
C
L
A
48
L+
L
匀晶相图水平截面
49
4.4.4 三元共晶相图