材料科學(xué)基礎(chǔ)相圖PPT課件

1、13 3 成分三角形中特殊的點(diǎn)和線成分三角形中特殊的點(diǎn)和線 （1 1）三個頂點(diǎn)：代表三個純組元；）三個頂點(diǎn)：代表三個純組元； （2 2）三個邊上的點(diǎn)：二元系合金的成分點(diǎn)；）三個邊上的點(diǎn)：二元系合金的成分點(diǎn)；第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第1頁/共34頁23 3 成分三角形中特殊的點(diǎn)和線成分三角形中特殊的點(diǎn)和線 （3 3）平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對應(yīng)頂點(diǎn)）平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對應(yīng)頂點(diǎn) 所代表的組元的含量一定。所代表的組元的含量一定。 （4 4）通過某一頂點(diǎn)的直線：其上合金所含由另兩個頂點(diǎn)所）通過某一頂點(diǎn)的直線：其上合

2、金所含由另兩個頂點(diǎn)所 代表的兩組元的比值恒定。代表的兩組元的比值恒定。 第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第2頁/共34頁3 4 四相平衡轉(zhuǎn)變的類型四相平衡轉(zhuǎn)變的類型（1）共晶轉(zhuǎn)變：）共晶轉(zhuǎn)變：L0 T a+b+c;（2）包晶轉(zhuǎn)變：）包晶轉(zhuǎn)變：L0a+b T c;（3）包共晶轉(zhuǎn)變：）包共晶轉(zhuǎn)變：L0a T b+c; 還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第3頁/共34頁45 5 共線法則與杠桿定律共線法則與杠桿定律 （1 1）共線法則：

3、在一定溫度下，三元合金兩相平衡時，合）共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時，合 金的成分點(diǎn)和兩個平衡相的成分點(diǎn)必然位金的成分點(diǎn)和兩個平衡相的成分點(diǎn)必然位 于成分三角形內(nèi)的同一條直線上。于成分三角形內(nèi)的同一條直線上。 （由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，表示一個相的成（由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，表示一個相的成 分可以獨(dú)立改變，另一相的成分隨之改變。）分可以獨(dú)立改變，另一相的成分隨之改變。） （2 2）杠桿定律：用法與二元相同。）杠桿定律：用法與二元相同。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第4頁/共34頁55 共線法則與杠桿定律共線法則與杠

4、桿定律兩條推論兩條推論 （1 1）給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時，若其中一個相的成分）給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時，若其中一個相的成分給定，另一個相的成分點(diǎn)必然位于已知成分點(diǎn)連線的延長線上。給定，另一個相的成分點(diǎn)必然位于已知成分點(diǎn)連線的延長線上。 （2 2）若兩個平衡相的成分點(diǎn)已知，合金的成分點(diǎn)必然位于兩個已知）若兩個平衡相的成分點(diǎn)已知，合金的成分點(diǎn)必然位于兩個已知成分點(diǎn)的連線上。成分點(diǎn)的連線上。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第5頁/共34頁66 6 重心法則重心法則 在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點(diǎn)為三個平衡相的成分點(diǎn)組

5、成的三角形的質(zhì)量重心。在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點(diǎn)為三個平衡相的成分點(diǎn)組成的三角形的質(zhì)量重心。（由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，溫度一定時，三個平衡相的成分是確定的。）（由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，溫度一定時，三個平衡相的成分是確定的。） 平衡相含量的計(jì)算：所計(jì)算平衡相含量的計(jì)算：所計(jì)算相的相的成分點(diǎn)成分點(diǎn)、合金成分點(diǎn)合金成分點(diǎn)和二者和二者連線的延長線與對邊的連線的延長線與對邊的交點(diǎn)交點(diǎn)組成組成一個杠桿。合金成分點(diǎn)為支點(diǎn)。一個杠桿。合金成分點(diǎn)為支點(diǎn)。計(jì)算方法同杠桿定律。計(jì)算方法同杠桿定律。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)第九節(jié) 三元三元相圖基本知識相圖基本知識第

6、6頁/共34頁71 相圖分析相圖分析 點(diǎn)：點(diǎn)：a, b, c-三個純組元的熔點(diǎn)；三個純組元的熔點(diǎn)； 面：液相面、固相面；面：液相面、固相面； 區(qū)：區(qū)：L, , L+。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)第十節(jié) 三元勻晶相圖三元勻晶相圖 第7頁/共34頁82 2 三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律 液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化。（立體液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化。（立體圖不實(shí)用）圖不實(shí)用）共軛線：平衡相成分點(diǎn)的連線。共軛線：平衡相成分點(diǎn)的連線。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)第十節(jié) 三元勻晶相圖三元勻晶相圖 第8頁/共34頁93 等截溫界

7、面（水平截面）等截溫界面（水平截面） （1）做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。）做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。 （2）截面圖分析）截面圖分析 3個相區(qū)：個相區(qū)：L, , L+; 2條相線：條相線：L1L2, S1S2（共軛曲線共軛曲線）; 若干連接線：可作為計(jì)若干連接線：可作為計(jì) 算相對量的算相對量的杠桿杠桿（偏向（偏向 低熔點(diǎn)組元；可用合金低熔點(diǎn)組元；可用合金 成分點(diǎn)與頂點(diǎn)的成分點(diǎn)與頂點(diǎn)的連線連線近近 似代替；過給定合金成似代替；過給定合金成 分點(diǎn)，只能有唯一的共分點(diǎn)，只能有唯一的共 軛連線。）軛連線。）第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)第十節(jié) 三元勻晶相圖三元勻晶相

8、圖 第9頁/共34頁104 變溫截面（垂直截面）變溫截面（垂直截面） （1）做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。）做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。 （2）二種常用變溫截面）二種常用變溫截面 經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得； 經(jīng)通過某一頂點(diǎn)的直線做垂直面獲得。經(jīng)通過某一頂點(diǎn)的直線做垂直面獲得。 （3）結(jié)晶過程分析）結(jié)晶過程分析 成分軸的兩端不一定是純組元；成分軸的兩端不一定是純組元； 注意注意: 液、固相線不一定相交；液、固相線不一定相交； 液、固相線不是成分變化線液、固相線不是成分變化線, 不能運(yùn)用杠桿定律。不能運(yùn)用杠桿定律。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶

9、相圖第十節(jié)第十節(jié) 三元勻晶相圖三元勻晶相圖 第10頁/共34頁11 5 投影圖投影圖 （1）全方位投影圖）全方位投影圖(勻晶相圖不必要勻晶相圖不必要) 。 （2）等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開始、結(jié)束溫度。）等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開始、結(jié)束溫度。 第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)第十節(jié) 三元勻晶相圖三元勻晶相圖 2h第11頁/共34頁12 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （1）相圖分析 點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 兩相共晶線 液相面交線 線：EnE 兩相共晶面交線 液相單變量線 液相區(qū)與兩相共晶面交線第

10、12頁/共34頁13 一 組 元 在 固 態(tài) 互 不 相 溶 的 共 晶 相 圖 （ 1 ） 相 圖 分 析 液 相 面 固 相 面 面 ： 兩 相 共 晶 面 三 相 共 晶 面 兩 相 區(qū) ： 3 個 區(qū) ： 單 相 區(qū) ： 4 個 三 相 區(qū) ： 4 個 四 相 區(qū) ： 1 個 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第13頁/共34頁14 一 組 元 在 固 態(tài) 互 不 相 溶 的 共 晶 相 圖 （ 1 ） 相 圖 分 析 液 相 面 固 相 面 面 ： 兩 相 共 晶 面 三 相 共 晶 面 兩 相 區(qū) ： 3 個 區(qū) ： 單 相 區(qū) ： 4 個

11、三 相 區(qū) ： 4 個 四 相 區(qū) ： 1 個 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第14頁/共34頁15 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （2）垂直截面圖 O點(diǎn)合金的室溫組織A+(A+C)+(A+B+C)第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第15頁/共34頁16 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （3）水平截面圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第16頁/共34頁17 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （4）投影圖 思考：分析O點(diǎn)合金的凝固過程，確定室溫組織，計(jì)算室溫 組織

12、組成物的相對量。（杠桿定律與重心法則）第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第17頁/共34頁18 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖 （5）典型合金室溫組織 第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 4h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第18頁/共34頁19 二 組 元 在 固 態(tài) 有 限 溶 解 的 共 晶 相 圖 （ 1 ） 相 圖 分 析 點(diǎn) ： 熔 點(diǎn) ； 二 元 共 晶 點(diǎn) ； 三 元 共 晶 點(diǎn) 。 兩 相 共 晶 線 液 相 面 交 線 線 ： E n E 兩 相 共 晶 面 交 線 液 相 單 變 量 線 液 相 區(qū) 與 兩 相 共 晶 面

13、交 線 固 相 單 變 量 線 第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第19頁/共34頁20 二 組 元 在 固 態(tài) 有 限 溶 解 的 共 晶 相 圖 （ 1 ） 相 圖 分 析 液 相 面 固 相 面 ( 組 成 ) 面 ： 二 相 共 晶 面 三 相 共 晶 面 溶 解 度 曲 面 ： 6 個 兩 相 區(qū) ： 6 個 區(qū) ： 單 相 區(qū) ： 4 個 三 相 區(qū) ： 4 個 四 相 區(qū) ： 1 個 第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第20頁/共34頁21 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （1）相圖分析 第十一節(jié)第

14、十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第21頁/共34頁22二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（2）等溫截面 應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運(yùn)用杠桿定律和重心定律。 是直邊三角形 三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接 （水平截面與棱柱面交線） 單相區(qū)與之點(diǎn)接 （水平截面與棱邊的交點(diǎn)，表 示三個平衡相成分。）第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第22頁/共34頁23 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 （2）等溫截面 相率相區(qū)的相數(shù)差1； 相區(qū)接觸法則： 單相區(qū)/兩相區(qū)曲線相接； 兩相區(qū)/三相區(qū)直線相接。第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖

15、 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第23頁/共34頁24二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（3）變溫截面 3個三相區(qū)共晶相圖特征：水平線 ；兩相共晶區(qū)特征：曲邊三角形。 1個三相區(qū)應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化.局限性：不能分析成分變化。（成分在單變量線上，不在垂直截面上）第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第24頁/共34頁25 二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 合金結(jié)晶過程分析；（4）投影圖 相組成物相對量計(jì)算（杠桿定律、重心定律） 組織組成物相對量計(jì)算（杠桿定律、重心定律） 第十一節(jié)第十一節(jié) 三元共晶相圖三元共晶相圖 6h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶

16、相圖第25頁/共34頁26組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖 立體圖：共軛曲面。1 兩相平衡 等溫圖：兩條曲線。第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第26頁/共34頁27 立體圖：三棱柱，棱邊是三個平衡相單變量線。2 三相平衡 等溫圖：直邊三角形，頂點(diǎn)是平衡相成分點(diǎn)。 垂直截面：曲邊三角形，頂點(diǎn)不代表成分 根據(jù)參加反應(yīng)相：后生成。 包、共晶轉(zhuǎn)變判斷 根據(jù)居中單相區(qū)：上共下包。 根據(jù)降溫時共軛三角形的主導(dǎo)因素。第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第27頁/共34頁28 3 四 相 平 衡 （ 1 ） 立 體 圖 中 的 四 相

17、 平 衡 共 晶 轉(zhuǎn) 變 類 型 ： 包 共 晶 轉(zhuǎn) 變 包 晶 轉(zhuǎn) 變 與 4 個 單 相 區(qū) 點(diǎn) 接 觸 ； 相 區(qū) 鄰 接 （ 四 相 平 衡 面 ） 與 6 個 兩 相 區(qū) 線 接 觸 ； 與 4 個 三 相 區(qū) 面 接 觸 。第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第28頁/共34頁29 3 四相平衡 （2）變溫截面中的四相平衡 四相平衡區(qū)：上下都有三相區(qū)鄰接。 條件：鄰接三相區(qū)達(dá)4時； 判斷轉(zhuǎn)變類型 類型：共晶、包共晶、包晶。第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第29頁/共34頁303 四 相 平 衡 （ 3

18、） 投 影 圖 中 的 四 相 平 衡 根 據(jù) 1 2 根 單 變 量 判 斷 ； 根 據(jù) 液 相 單 變 量 判 斷 . 共 晶 轉(zhuǎn) 變 包 共 晶 轉(zhuǎn) 變 包 晶 轉(zhuǎn) 變第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第30頁/共34頁314 典型合金及其組織 第十二節(jié)第十二節(jié) 三元相圖總結(jié)三元相圖總結(jié) 第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結(jié)第31頁/共34頁32 5 相 區(qū) 接 觸 法 則 相 鄰 相 區(qū) 的 相 數(shù) 差 1 （ 各 種 截 面 圖 適 用 ） 。 6 應(yīng) 用 舉 例 例例 1 1 A l - C u - M g 相 圖相 圖 （ 1 1 ） 確 定 初 生 相 ；） 確 定 初 生 相 ； （ 2 2 ） 確 定 四 相 平 衡 轉(zhuǎn) 變 點(diǎn) 及 轉(zhuǎn) 變 式 ；） 確 定 四 相 平 衡 轉(zhuǎn) 變 點(diǎn)