冶金物理化学相图VIP

第3章相图,（8学时）,一、基本概念,1相图基础,相图：相平衡体系的几何图示。描述多相体系中相状态与T、P、x等的关系。凝聚系：没有或不考虑气相的体系。自由度：在一定范围内可以任意独立改变而不致发生相变化的变数（如温度、压力和浓度等）的个数。组元：组成系统的独立化学组成物。合金中元素视为组元，熔渣中某一化合物视为组元。相数：在一个多相体系中由界面分开的物质的均匀部分，它们具有相同的物理、化学性质和晶体结构。气液有几个分层就有几个相；固有几种晶型就有几个相。,一、基本概念,1相图基础,相律：多相体系平衡的基本规律。说明平衡体系中相数、独立组元数与自由度的关系。考虑到温度、压力两个变数时：f=K+2f：自由度；K：独立组元数；：相数对有其他影响因素的平衡体系，如磁场、电场等：为：f=K+n对于凝聚系，可以不考虑体系压力：为：f=K+1,一、基本概念,1相图基础,实例：FeO-Fe-O2系,当FeO、Fe是固态时，体系有3相，有一个氧化反应：Fe+1/2O2=FeO，K=3-1=2，自由度f=2-3+2=1。分解压是温度的函数。,对于铁液中的FeO、Fe，相数为2，自由度f=2-2+2=2，影响氧分压的除了温度，还有铁液中FeO的活度。,二、二元相图,1相图基础,2.基本类型,A,（1）共晶反应L=S1+S2,E,二、二元相图,1相图基础,2.基本类型,（2）包晶反应(转熔反应)L+S1=S2,D,AmBn,二、二元相图,1相图基础,2.基本类型,（3）偏晶反应L1=S1+L2,D,二、二元相图,1相图基础,2.基本类型,8.连续固溶体型,二、二元相图,1相图基础,2.基本类型,A,E,二、二元相图,1相图基础,3.相变反应类型,分解型共晶反应LS1+S2共析反应SS1+S2偏晶反应L1L2+S熔晶反应S1L+S2,二、二元相图,1相图基础,4.相变反应类型,合成型包晶反应L+S1S2包析反应S1+S2S3固相合成A+BAmBn合晶反应L1+L2S,2铁氧二元相图,典型的二元相图,FeO二元相图是分析铁的氧化、铁氧化物还原与分解的基础,特殊线,单相区,2铁氧二元相图,浮士体：溶解O的FeO相不同温度下含氧量不同不存在化学计量的FeO表示FexO，xK、TK液相都不分层。KK之间，空间形成一个液相分层区。等温截面上是一系列弧线。此温度区间内，随C含量不同，液相分层的浓度不一。C越多，两个液层浓度相差越小。Akb为分层区在平面的投影，是两平衡共存共轭溶液组成点连线随温度方向变化。,注意：（1）液相分层区发生两种相变化；,（2）上述变化的每一时刻，杠杆规则起作用。,6几种特殊相图,七、有液相分层的三元系,A,B,C,M,a,b,c,d,d,c,b,m1,m2,a,E,m,C,L,La,Lb,6几种特殊相图,七、有液相分层的三元系,一、相图实例,7相图应用,在工业领域内用途：,工艺制度制订产品成分设计配料计算,例：钢铁冶金中渣系选择。（碱度、熔点、粘度）,1、CaO-SiO2-Al2O3三元相图,7相图应用,a.四相点,7相图应用,c.三角形划分,d.箭头方向、点性质,2、CaO-SiO2-Al2O3三元相图,7相图应用,.应用实例（一）,炼铁、玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等,2、CaO-SiO2-Al2O3三元相图,炼钢硅砖选择,7相图应用,应用实例（二）,2、CaO-SiO2-Al2O3三元相图,7相图应用,应用实例（二）,在该区域内：,Al2O3仅增加0.5%，但B砖液相含量显著增加，温