[工学]第五章 三元相图.ppt

2019/4/17,第五章 三元相图,三维空间立体图 多元可作伪三元处理,2019/4/17,章 目 录：,5.1 三元合金相图的表示方法 5.2 平衡相的定量法则 5.3 三元匀晶相图 5.4 三元共晶相图 5.5 其它三元相图 5.6 举例,2019/4/17,5.1 三元合金相图的表示方法,一、浓度三角形 三元合金组元 A、B、C，应满足约束条件：,独立变量为二，需用平面表示。常用直边三角形和等边三角形表示，统称为浓度三角形。,A,B , C,2019/4/17,等边三角形表示法：,浓度三角形顶点代表纯组元 三角形的边代表二元合金 AB = BC = CA = 100% 三角形内任意一点都代表一 个三元合金。如图O点,A,C,B,2019/4/17,二、中具有特殊意义的线,平边线等浓度关系： P、Q合金，B组元相等 顶角线等比浓度关系： 任意两点M、N合金， A、C组元浓度之比相等。,常数,A,B,C,%A,%B,%C,2019/4/17,5.2 平衡相的定量法则,一、直线定律 已知成分的两合金P、Q，熔 配成新合金R，R必在PQ连 线上，且在重量重心上。,成分为O的合金,分解为两相，则连线必过O点。,A,B,C,2019/4/17,二、重心定律,已知成分的三个合金P、Q、N， 熔配成一个新的合金R，R成分 点必在PQN内，且在重量 重心上。,A,B,C,证：将PQ合金按直线定律熔配 成n，再由n和N按直线定律熔 配成R。,2019/4/17,由合金O，分解成三个相， 则O位于的重量重心处。,A,B,C,O,各相相对量：,2019/4/17,5.3 三元匀晶相图,一、立体图 熔点：TA、TB、TC 二元匀晶相图： A-B、A-C、B-C 固液相面：（共轭） 单相区：L、 双相区：L+,L+,TB TA TC,L,2019/4/17,二、等温截面图,L,L,L,L+,T1TB,TCT4,TAT3TC,TBT2TA,两相区由 一对共轭线 包围，两平 衡相浓度在 共轭线上， 用连接线连 接（实测）,L+,2019/4/17,三、垂直截面图,f=0,f=1,两相区由一对共轭线包围 平衡相浓度不在共轭线上,a,2019/4/17,四、凝固过程,C,A,B,O,L,结晶过程中，两平衡相浓度按蝴蝶形规律变化。,TB TA TC,T4,T1,T2,T3,T5,2019/4/17,N,K,K,L+,C,A,B,L,L+,K,K,L,M,N,M,T等温面,T,垂直截面两相区不能代表两 相浓度，且不能用杠杆定律 确定两相相对量。,等温截面图中，两相区平衡 相成分及相对量的确定，只 能由实测才知道。,连接线的方向，可根据纯组 元熔点高低大致判定。 TATC，低温相偏向于A。,2019/4/17,5.4 三元共晶相图（3/1转变）,一、立体图,TA TB TC e1 e2 e3 TE,e1,e3,E,e2,相图发展而来。 由三个二元共晶,2019/4/17,相 区：,单相区：L、 f=3 任意形状空间区域。 与三个两相区衔接。,+,+,L+,2019/4/17,双相区： L+、L+、L+、+、+、+； 一对成分共轭面包围的空间区域，两平衡相的浓度在 共轭面上按蝴蝶规律变化。 f=2,+,L+,2019/4/17,三相区： L+、 L+、 L+、 + L+、L+、 L+ 在TE等温四相面以上有三个三相区，以下有一个，称为3/1转变。 三相区由三相平衡三角形滑动而成。三相区棱边为三个相的浓度变温线。,e,E,L+,f=1,2019/4/17,四相面：L+； 反应式：LE(+)共 f=0 水平面 相区接触法则： 以面相邻相数差一 以线相邻相数差二或零 以点相邻相数差三,L,E,2019/4/17,二、投影图,A,B,C,E,2019/4/17,三、平衡结晶过程,合金：,室温组织：固溶体,合金：,室温组织： +,2019/4/17,合金：,室温组织：+(+)+,单(L)双(L+),双(+),三(+),三(L+),2019/4/17,特殊成分的合金：,O合金（线接触）,E合金（点接触）,单(L)三(L+) 双(+)三(+),单(L)四(L+)三(+),M合金（线接触）,单(L)双(L+)双(+)三(+),2019/4/17,四、等温截面,TA TB TC e1 e2 e3 TE,e1,2019/4/17,TA TB TC e1 e2 e3 TE,e1,e3,E,e2,2019/4/17,L,L,e1,2019/4/17,L,L,e2,+,室温组织： +(+)+(+)+,2019/4/17,五、垂直截面,+,+,L,+,L+,L+,T1T2 : L初 T2TE : L(+)共 TE : L(+)共 TE : +,e2,e3,2019/4/17,简单三元共晶相图,TA TB TC e1 e2 e3 TE,e1,e3,E,e2,2019/4/17,5.5 其它三元相图,一、两包晶与一个匀晶组成的三元相图,P,a,b,P,a,b,+,X合金结晶过程：,反应：,单(L)双(L+) 三(L+)双(+),室温组织：初+包+ + ,TB P TA P TC,2019/4/17,投影图与垂直截面图：,A,B,C,b,P,P,a,b,a,投影图,+,L,L+,L+,L+,TB,垂直截面图,2019/4/17,二、两共晶和一个匀晶组成的三元相图,e2,e1,+,L+,投影图,TB TA TC e1 e2,2019/4/17,C,A,B,e1,e2,b,TB,b,B,L,课堂作业: 作B-b垂直截面图 分析X合金平衡结晶过程,X,L L(+) ,室温组织： +(+)+,2019/4/17,共晶和包晶反应特点：,共晶型与包晶型三相区都是由平衡三角形沿浓度变温线滑动而成。 水平截面图： 共晶型 顶点领先 包晶型 底边领先 垂直截面图： 共晶型 曲边上三角 包晶型 曲边下三角,2019/4/17,三、三元包共晶相图（2/2转变）,TA P1 TC e1 TB P e2,e1,e2,P1,L+ 包共晶转变面,P,2019/4/17,投 影 图：,e1,e2,P1,单(L)双(L+)三(L+)四(L+) 三(L+) 双(+) 三(+),L初 ； L+ L+； L余+ ； +； + ,室温组织： 包+(+)包共+(+)共+二次相,P,2019/4/17,与3/1转变比较：,四相反应面为四边形，反应面上下各有两个三相区。 以上为： L+； L+ 以下为： L+； + 液相线变温规律为： 四相反应：L+,称2/2转变,包共晶,共晶,2019/4/17,四、三元包晶相图（1/3转变）,TA TB e P P1 P2 TC,P2,e,P,P1,C,L+,2019/4/17,与3/1转变比较：,1/3转变四相平衡面为 以上为： L+ ； 以下为： L+； L+； + 液相线变温规律为： 四相反应： L+,包晶,包共晶,共晶,2019/4/17,5.6 举例,五个双相区（L+?） 、C1（M3C）、 C2（M7C3）、C3 （M23C6）,三个四相反应 A L+C3 C2 + B L+ + C2 C L + C1 + C2,1、Fe-Cr-C系投影图,2019/4/17,七个三相平衡转变 LC1 + LC1 + C2 L+ C2 L + L+ C2 L + C2 C3 L+ C3,2019/4/17,2、Fe-C-Cr系等温截面相图,Fe-13%Cr-0.2%C合金： 2Cr13成分点O，在1150位于区，为单相奥氏体。 Fe-13%Cr-2%C合金： Cr12成分点c,位于+ C2两相区，作近似连线acb可求相对量。,C3,C1,C2,+C1+ C2,L + + C1,C,Fe,Cr,1150,+ C2 +C3,+C3,a,b,c,o,2019/4/17,3、Fe-C-Si系垂直截面图,1-2 L 2-3 L+c 3-4 C 4-5 +c 5 c 室温相：+c,L +,L,Si=2.4%截面,C%,Fe,L+,L+C,+C,+C,L +C,