页数：25页文件大小：1.12 MB来源： 材料科学基础ppt课件
本课件讲解三元合金相图的分析方法：先介绍等边浓度三角形及其特殊线、等腰三角形与直角坐标等表示法，再给出直线法则、杠杆定律与重心定律三条定量法则，随后分析三元匀晶相图的空间模型与水平、垂直两类截面，重点讲解固态完全不溶与有限溶解两种三元共晶相图的点线面区构成与投影图应用，最后结合铁碳硅、铁碳铬实例进行小结。
第5章 三元相图
5.1 三元合金相图的表示方法
三元合金中有三个组元，浓度已无法再用一条直线来表示，而需要用一个平面来表示，即浓度三角形。
一、等边浓度三角形：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。
二、等边浓度三角形中的特殊线
三、浓度的其他表示方法
5.2 三元系平衡相的定量法则 5.2.1 直线法则和杠杆定律
二、杠杆定律在三元系合金相图中，直线法则和杠杆定律可应用于以下情况：
5.2.2 重心定律
设 x、y、z 分别为 α、β、γ 三相的成分点，则合金成分点位于这三个成分点所构成三角形的重心位置，据此可计算三相平衡时各相的相对量。
5.3 三元匀晶相图 5.3.1 相图的空间模型
图中三角形 ABC 为浓度三角形，表示合金的成分；三角形 ABC 的顶角 A、B、C 上的垂线表示温度坐标；三个侧面是由三个二元匀晶相图组成。液相面的边缘就是三个二元合金相图的液相线，固相面的边缘就是三个二元合金相图的固相线。液相面和固相面在浓度三角形上的投影是一样的，都是 ABC。
5.3.2 固溶体合金的结晶过程
三元匀晶合金凝固时，液相成分沿液相面变化，固相成分沿固相面变化，两者分别在空间模型的两个曲面上移动直至凝固结束。
5.3.3 三元相图的截面图和投影图 一、水平截面
三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直，所以固定温度的截面图必定平行于浓度三角形，这样的截面图称为水平截面，也称为等温截面。完整水平截面的外形应该与浓度三角形一致，截面图中的各条曲线是这个温度截面与空间模型中各个相界面相截而得到的相交线，即相界线。
作用：① 判断该温度下三元系中各合金的相态；② 用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。
二、变温截面（垂直截面）
变温截面又称垂直截面，它是由垂直于成分三角形的平面与三元相图空间模型相交截而得到的图形，通常利用变温截面可以研究合金结晶过程的相变情况。常见垂直截面有两种：
5.4 三元共晶相图 5.4.1 组元在固态下完全不溶的共晶相图 一、相图的空间模型
三个组元在液相均无限互溶，在固态互不溶解，且其中任两个组元具有共晶转变。
二、截面图（一）等温截面
二相区表现为共轭线，三相区表现为三角形，三个顶点代表三个平衡相的成分点。
（二）变温截面
平行于浓度三角形一边的变温截面 cd 上，合金 x 的结晶过程为：L→B，L→A＋B，L→A＋B＋C。
三、投影图
投影图有两种：
等温线可反映空间相图中各种相界面的变化趋势，等温线越密表示这个相面越陡。根据投影图可定量计算其室温平衡组织的各组织组成物的相对含量。
表8.1 固态完全不溶、具有共晶转变的三元合金系中典型合金的室温组织
涉及的成分位置：AE 线、BE 线、CE 线、e1E 线、e2E 线、e3E 线及 E 点。
说明：源文件此页为重度粘连排版，各组织组合与区域编号1—6及上述成分线的对应关系无法安全切分，此处按原文列出全部组织组合，建议对照原图核对分区对应关系。
5.4.2 组元在固态下有限溶解、具有共晶转变的相图 一、相图分析
二、投影图
投影图的作用：
表8.2 各典型区域合金的凝固组织过程及室温组织
| 区域 | 室温组织 | 凝固过程 |
|---|---|---|
| Ⅰ | α | L→α |
| Ⅱ | α＋βⅡ | L→α，α→βⅡ |
| Ⅲ | α＋βⅡ＋γⅡ | L→α，α→βⅡ |
| Ⅳ | α＋(α＋β)＋αⅡ＋βⅡ | L→α，L→α＋β |
| Ⅴ | α＋(α＋β)＋αⅡ＋βⅡ＋γⅡ | L→α，L→α＋β |
| Ⅵ | α＋(α＋β＋γ)＋αⅡ＋βⅡ＋γⅡ | L→α，L→α＋β，L→α＋β＋γ |
说明：源文件此页表8.2为横向粘连排版，"区域—室温组织—凝固过程"三列已按原文顺序对应还原；其中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 区存在残字，Ⅳ 与 Ⅴ 区的凝固过程文字在原文中相同，建议对照原图核对。
三、截面图（一）等温截面
（二）变温截面
共晶相图变温截面的特征：水平线以上为3个三相区（过 E 点的截面除外）；水平线以下为1个三相区。三相共晶区特征：曲边三角形。
5.5 三元合金相图实例分析 5.5.1 Fe-C-Si 三元系的变温截面
该变温截面用于分析含硅铸铁的凝固过程与组织转变。
5.5.2 Fe-C-Cr 三元系的等温截面
该等温截面用于判断 Fe-C-Cr 系（不锈钢）在一定温度下的平衡相及相成分。
5.6 三元相图小结
等温图：直边三角形，顶点是平衡相成分点（可用重心法则）。垂直截面：曲边三角形（或多边形），顶点不代表成分。包、共晶转变判断：居中单相区上共下包。
立体图中的四相平衡类型：共晶转变、包共晶转变、包晶转变。相区邻接（四相平衡面）：与4个单相区、6个两相区、4个三相区相接。变温截面中的四相平衡，根据水平线上、下方三相区判断。
图8.26 根据三条单变量线的走向判断四相平衡类型（a）；（b）；（c）。
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