搜索
第四章三元相图必要性：工业材料为多元合金本章主要内容：1.三元相图的表达方式，使用方法2．几种基本的三元相图立体模型3．各种等温截面，变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图4．典型合金的凝固过程及组织，各种相变过程及相平衡关系。一、三元相图的成分表示法1．浓度等边三角形：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2．三元合金成分确定n浓度等边三角形3．浓度三角形中特殊线：平行浓度三角形任一边的直线从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线等腰三角形及直角坐标表示浓度二、杠杆定律及重心法则单相平衡勿须计算，四相平衡无从计算1．两相平衡：杠杆定律F4-5三元相图中杠杆定律与重心法则共线法则：三元合金中两相平衡时合金成分点与两平衡相成分点在浓度三角形的同一直线上杠杆定律表达式α%=EO/DE×100%，β=OD/DE×100%注意：当一个合金O在液相的凝固过程中，析出α相成分不变时，液相成分一定沿α相成分点与O点连线延长线变化。2．三相平衡重心法则（重量三角形重心）x，y，z分别为α，β，γ成分点则nα%=oa/ax×100%，β=ob/by×100%，γ%=oc/cz×100%三、匀晶三元相图1．立体模型液相区，固相区，液、固两相区2．合金凝固过程及组织a.平衡凝固b.蝶形法则：F4-7匀晶合金凝固中相成分变化凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲线变化，每一个温度下的固、液相成分连线在浓度三角形中投影呈蝴蝶3．等温截面匀晶三元系的等温截面两相区中的共轭线等温截面中两相区平衡两相的成分连线，共轭线的确定：实验确定，测定两平衡相中任一相的一个组元含量等温截面作用：1.该温度下三元系中各合金的相态2．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、凝固点变温截面变温截面：某合金不同温度下状态分析合金的相变过程四、简单三元共晶相图1．立体模型：简单三元共晶相图模型3个初晶液相面3条单变量线或二元共晶线一个三元共晶点,三相区开始面，结束面各相区在浓度三角形上的投影图投影图如图x合金nL→A，L→A+B，L→A+B+C表4-1简单三元共晶中合金凝固后组织4．等温截面F4-15简单三元共晶的等温截面二相区：共轭线三相区：三角形，三个顶点代表成分点5．变温截面：平行于浓度三角形一边的变温截面cdF4-16：变温截面分析合金x的结晶过程：L→B，L→A+B，L→A+B+C练习：分析合金O的结晶过程4-17：通过顶点的变温截面注意：不能用杠杆定律，F4-17中A1g1非四相平衡，五、固态有限溶解的三元共晶相图1．立体模型F4-18固态有限溶解三元共晶模型三个液相面三个固溶体相面一个三元共晶固相面三个二元共晶完毕固相面三组二元共晶开始面三组六个固溶度面F4-20：固溶度面三条同析线及构成的一个同析台F4-22各相区的投影图2．合金的凝固过程和组织合金I、II、III（合金x），VI、V、IV合金VIL→α，L→α+β，nαβ，F4-23：凝固过程投影图合金VI：L→β，L→β+γ，L→β+α+γα→β同析反应nγ表4-2：各相区合金凝固过程及组织3．等温截面F4-24：不同温度下等温截面．变温截面F4-25：xy变温截面x1：L→α+β，L→α+β+γx2：L→α，L→α+β+γx3：L→α，L→α+γ，L→α+β+γx4：L→α，L→α+γ，αβnγx5：L→α，L→α+γ，αγF4-26：OP变温截面，六、有包共晶反应的三元相图1．立体模型包共晶反应L+A→M+CF4-27：空间模型4个液相面5条单变量线三相平衡反应开始面与结束面（二元n共晶结束与四相面重合）二元包晶反应开始面与F4-29：结束2个水平面，2个四相平衡点2．合金的凝固过程和组织F4-28中各点合金的组织如表4-3（表需修正有错误）如合金I：L→A剩余液相交np于n1：L+A→M至n2点，A消失，L→M液相沿e1E：L→M+B液相成分在E点：L→M+B+C3．等温截面4。变温截面F4.31x合金结晶：L→A，L+A→M，L→M，L→M+C，L→M+B+Cy合金结晶：L→A，L+A→M，L+A→M+C，L→M+C，L→M+B+C5．固相有固溶度时的包共晶投影图：F4-32包共晶：Lα+P→Md1+γc1包晶反应LE→Md2+βb+γc2d1d2，c2c1为M+γ二元共晶结束面投影x合金凝固过程：L→α，液相与np接触，L+α→M，至P点LP+αa→Md1+γc1，α消失，多余液相发生L→M+γ结束七、有三元包晶反应的三元相图1．空间模型（与有固溶度三元共晶比较）三个液相面三个单相固相面一个三元包晶反应水平面,一组二元共晶开始、结束面两组二元包晶反应开始、结束面,六个单相固度面2．浓度三角形上的投影图，2.形成一个稳定三元化合物的三元相图及简化3.形成几个稳定化合物的三元相图及简化两种划分法：CX及BY,正确的划分：检查W的成分，八、形成稳定化合物的三元相图1．形成一个稳定二元化合物的三元相图特殊截面2.形成一个稳定三元化合物的三元相图及简化3.形成几个稳定化合物的三元相图及简化两种划分法：CX及BY正确的划分：检查W的成分九、三元相图分析法总结1．两相平衡凝固中成分变化蝶形规则等温截面上，共轭线，可用杠杆定律变温截面上，判定转变温度范围，不能用杠杆定律。2．三相平衡等温截面中：直边三角形，三顶点为相成分点，可用重心法则F4-30（d）变温截面：曲边三角形或多边形F4-25三相反应的判定：1.变温截面上F4-432.投影图上，F4-28液相单变量线穿过两旁固相成分点连线的为二元共晶型，而单变线穿过两旁固相成分点连线延长线为二元包晶反应，且靠近单变线的为生成相3．四相平衡反应类型判断：液相面投影图指向结点单变量线数为产物数变温截面上，根据水平线上、下方三相区判断（见实例）4．三元相图截面图上相区接触法则相数差为1的两相邻相区线段为界差大小1或等于零的为点接触等温截面上单相区边界线走向F4-45十、三元相图实例1．Pb-Sn-Bi系F4-46单变量线的反应及四相平衡点的反应2．Al-Cu-Mg系F4-48（a）固相面投影图（b）不同温度下固溶度变化Al-Cu-Mg系热处理依据3.W-C-Co系液相面投影图中四相反应部分变温截面，分析W-Co硬质合金生产工艺4．MgO-Al2O3-SiO2系四相平衡反应5．Fe-Cr-C系三相区1-6及四相平衡转变1：L+δ→γ2：L→γ+C13:γ→α+C24:γ+C1→C25:γ→α+C16:γ+C1→C31175℃L+C1→γ+C3295℃γ+C2→α+C1760℃γ+C1→α+C32Cr13法结晶过程（0.2%C）：L→δ，L+δ→γ，δ→γ，γ-C2，γ→α+C2，α→C2室温组织，球光体（共析产物）和碳化物Cr12（2%C）：L→γ，L→γ+C1，γ→α+C1，α→C1室温组织：球光体和莱氏体（共晶体）