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05 第5章 三元合金相图.pptx

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本课件先讲解三元相图的成分三角形表示法与建立思路,介绍直线法则、杠杆定律与重心法则;随后分析三元匀晶与共晶相图的空间模型、等温截面与变温截面,归纳单相至四相平衡,并以Fe-C-Si、Fe-C-Cr相图为例说明相组成判断。

第5章教学要点表,涵盖三元相图表示方法、典型三元相图与Fe-C-Si、Fe-C-Cr应用实例
成分三角形表示页,说明等边浓度三角形的读法及具有特定意义的点与线
三元相图建立页,说明二元相图的曲线与相区在三元系中扩展为曲面与空间区域
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第1页:第5章 三元合金相图 教学要点

第5章 三元合金相图

第5章 三元合金相图 教学要点
相关知识掌握程度知识要点
三元相图表示方法成分三角形,特定点和直线;相图建立,定量法则,热力学概论熟悉相图成分三角形和特定点线意义,了解相图建立过程和热力学规律,掌握定量法则
典型三元合金相图三元匀晶相图:空间模型、平衡结晶、截面图、投影图;三元共晶相图:相图分析、截面图、投影图;三元相图总结:单相平衡、两相平衡、三相平衡、四相平衡熟悉匀晶、共晶相图的立体形态,掌握其截面图和投影图,会在投影图中应用定量法则
三元相图应用实例Fe-C-Si三元相图截面;Fe-C-Cr三元相图截面着重根据相平衡原则分析实际三元相图相存在

原页「本章教学要点」为三列表格,源文件文字粘连,此处按三列结构还原为真表格;原文「掌握掌握」的重复字已按文意保留一处。

第2页:5.1 三元相图的成分表示方法

5.1 三元合金相图表示方法

1. 三元合金相图的成分表示方法

  • 成分(浓度)三角形
  • 等边浓度三角形中具有特定意义的点和线

第3页:三元合金相图的建立

2. 三元合金相图的建立

对照二元相图,对于二元系相图上的曲线,在三元相图上扩展为曲面;二元相图中的相区(二维),在三元相图中成为一空间区域。

第4页:三元相图定量法则

3. 三元相图定量法则

  • 直线法则和杠杆定律
  • 重心法则

第5页:三元相图热力学概述

4. 三元相图热力学概述

  • 自由能-成分曲线
  • 公切面定律
  • 三元系三相平衡与共轭三角形
  • 三元系四相平衡与四相平衡平面

第6页:5.2 三元匀晶相图的空间模型

5.2 三元匀晶相图

1. 相图的空间模型

本页源文件仅提取到标题「相图的空间模型」,立体相形的示意详见课件原图。

第7页:固溶体合金的平衡结晶过程

2. 固溶体合金的平衡结晶过程

本页源文件仅提取到标题「固溶体合金的平衡结晶过程」,结晶过程示意见课件原图。

第8页:三元匀晶相图的截面图分析

3. 截面图分析

  • 等温截面
  • 变温截面

源文件本页小节编号写作「2」,与上一节重复,按内容顺序订正为 3。

第9页:三元匀晶相图的投影图

4. 投影图

本页源文件仅提取到标题「投影图」,投影图的示意详见课件原图。

源文件本页小节编号写作「2」,与前面小节重复,按内容顺序订正为 4。

第10页:5.3 固态完全不溶的三元共晶相图

5.3 三元共晶相图

1. 组元在固态完全不溶的共晶相图

  • 相图分析
  • 等温截面
  • 变温截面
  • 投影图
  • 结晶分析

第11页:表5-1 平衡结晶后的室温组织组成物

表5-1 平衡结晶后的室温组织组成物
成分范围结晶顺序和室温组织组成物
①区初晶A + 二元共晶(A+B)+ 三元共晶(A+B+C)
②区初晶B + 二元共晶(A+B)+ 三元共晶(A+B+C)
③区初晶B + 二元共晶(B+C)+ 三元共晶(A+B+C)
④区初晶C + 二元共晶(B+C)+ 三元共晶(A+B+C)
⑤区初晶C + 二元共晶(C+A)+ 三元共晶(A+B+C)
⑥区初晶A + 二元共晶(C+A)+ 三元共晶(A+B+C)
E1E线二元共晶(A+B)+ 三元共晶(A+B+C)
E2E线二元共晶(B+C)+ 三元共晶(A+B+C)
E3E线二元共晶(C+A)+ 三元共晶(A+B+C)
AE线初晶A + 三元共晶(A+B+C)
BE线初晶B + 三元共晶(A+B+C)
CE线初晶C + 三元共晶(A+B+C)
E点三元共晶(A+B+C)

原表为「组织组成物—成分范围」两列连排,此处按成分范围分行还原,组织组成与原文一致。

第12页:固态有限互溶与完全不溶的相区对照

2. 组元在固态有限互溶的共晶相图

  • 相图分析
  • 等温截面
  • 变温截面
  • 投影图
  • 结晶分析
三元共晶相图的相区组成对照
相区类型组元固态有限互溶(α、β、γ)组元固态完全不溶(A、B、C)
单相区LA、B、C、L
两相区L+α、L+β、L+γ、α+β、β+γ、γ+αL+A、L+B、L+C、A+B、B+C、C+A
三相区L+α+β、L+β+γ、L+γ+α、α+β+γL+A+B、L+B+C、L+C+A、A+B+C
四相区L+α+β+γL+A+B+C

原文数据按列连排且夹杂相区标注,此处按相区类型归纳为两列对照,相组成与原文一致。

第13页:三元共晶相图各区域的液固过程与室温组织

三元共晶相图各区域的液固过程与室温组织
区域液固过程室温组织
ⅠL→αα
ⅡL→α,α→βⅡα+βⅡ
ⅢL→α,α→βⅡ+γⅡα+βⅡ+γⅡ
ⅣL→α,L→α+β,α→βⅡα+(α+β)+βⅡ
ⅤL→α,L→α+β,α→βⅡ+γⅡα+(α+β)+βⅡ+γⅡ
ⅥL→α,L→α+β,L→α+β+γ,α→βⅡ+γⅡα+(α+β)+(α+β+γ)+βⅡ+γⅡ

原文为区域Ⅰ—Ⅵ的连排数据,此处按「区域—液固过程—室温组织」切分还原,符号与原文一致。

第14页:表5-4 三元系中的四相平衡转变

5.4 三元合金相图总结

表5-4 三元系中的四相平衡转变
转变类型反应式转变前的三相平衡四相平衡转变后的三相平衡
共晶型转变L→α+β+γLL+α+β+γα+β+γ
包共晶型转变L+α→β+γL+αL+α+β+γβ+γ
包晶型转变L+α+β→γL+α+βL+α+β+γγ

原文仅给出三个反应式与表头文字,此处按「转变类型—反应式—转变前三相平衡—四相平衡—转变后三相平衡」的标准形式整理。

第15页:相平衡

相平衡

本页源文件仅提取到标题「相平衡」,相平衡关系示意见课件原图。

第16页:Fe-C-Si三元相图的垂直截面

5.5 三元合金相图应用实例分析

1. Fe-C-Si三元相图的垂直截面

  • 2.4%Si合金结晶过程分析
  • 4.8%Si合金结晶过程分析

第17页:Fe-C-Cr三元相图的等温截面

2. Fe-C-Cr三元相图的等温截面

  • 2Cr13不锈钢(0.2%C,13%Cr)
  • Cr12模具钢(2%C,13%Cr)
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