湘潭大学9材料科学基础课件-第五章三元相图.ppt

2020 3 26 第五章三元相图 三维空间立体图多元可作伪三元处理 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 二 等温截面图 L L L L T1 TB TC T4 TA T3 TC TB T2 TA 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 TA TC 低温相 偏向于A 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 二 投影图 A B C E 2020 3 26 三 平衡结晶过程 合金 室温组织 固溶体 合金 室温组织 2020 3 26 合金 室温组织 单 L 双 L 双 三 三 L 2020 3 26 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 2020 3 26 四 等温截面 TA TB TC e1 e2 e3 TE e1 2020 3 26 TA TB TC e1 e2 e3 TE e1 e3 E e2 2020 3 26 L L e1 2020 3 26 L L e2 室温组织 2020 3 26 五 垂直截面 L L L T1 T2 L 初T2 TE L 共TE L 共 TE e2 e3 2020 3 26 简单三元共晶相图 TA TB TC e1 e2 e3 TE e1 e3 E e2 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 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 2020 3 26 四 三元包晶相图 1 3转变 TA TB e P P1 P2 TC P2 e P P1 C 2020 3 26 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 2020 3 26 5 6举例 五个单相区 C1 M3C C2 M7C3 C3 M23C6 三个四相反应AL C3 C2 BL C2CL C1 C2 1 Fe Cr C系投影图 2020 3 26 七个三相平衡转变 L C1 L C1 C2 L C2 L L C2 L C2 C3 L C3 2020 3 26 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 2020 3 26 3 Fe C Si系垂直截面图 1 2L 2 3L c3 4 C4 5 c 5 c室温相 c L L Si 2 4