遼寧科技大學(xué)-材料科學(xué)基礎(chǔ)-三元合金相圖

1、三元合金相圖三元合金相圖第第6 6章章 三元合金相圖三元合金相圖 6.1 6.1 三元相圖的成分表示方法三元相圖的成分表示方法 6.2 6.2 三元系平衡轉(zhuǎn)變的定量法則三元系平衡轉(zhuǎn)變的定量法則 6.3 6.3 三元?jiǎng)蚓鄨D三元?jiǎng)蚓鄨D 6.4 6.4 固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖 6.5 6.5 固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖 6.6 6.6 三元相圖應(yīng)用舉例三元相圖應(yīng)用舉例 6.7 6.7 三元相圖小結(jié)三元相圖小結(jié) 小結(jié)小結(jié) 思考題思考題6.1 6.1 三元相圖的成分表示方法三元相圖的成分表示方法常用的成分表示方法有常用的成分表示方法有3 3種：

2、種： 6 6.1.1 .1.1 等邊成分三角形等邊成分三角形 6 6.1.2 .1.2 等腰成分三角形等腰成分三角形 6 6.1.3 .1.3 直角成分三角形直角成分三角形6.1.1 6.1.1 等邊成分三角形等邊成分三角形三個(gè)頂點(diǎn)三個(gè)頂點(diǎn)：A A、B B、C C代代表三個(gè)純組元；表三個(gè)純組元；三條邊三條邊：ABAB、BCBC、CACA代表三個(gè)二元系合金代表三個(gè)二元系合金的成分，定為的成分，定為100%100%； 內(nèi)任意一點(diǎn)內(nèi)任意一點(diǎn)：S S代表代表一定成分的三元合金。一定成分的三元合金。等邊成分三角形等邊成分三角形CABS w(B)/% w(C)/% w(A)/%等邊三角形有一個(gè)重要的幾何特

3、征：等邊三角形有一個(gè)重要的幾何特征： 在內(nèi)任意一點(diǎn)在內(nèi)任意一點(diǎn)S，引平行于各邊，引平行于各邊的線段的線段Sa、Sb、Sc，則，則: Sa+Sb+Sc=AB=BC=CA=100% 因此可用因此可用Sa、Sb、Sc來(lái)表示合金來(lái)表示合金S中三個(gè)組元中三個(gè)組元A、B、C的含量的含量 Sa = Ab = WB%, Sb = Bc = WC%, Sc = Ca = WA%。 可直接從的三個(gè)邊上讀出三個(gè)可直接從的三個(gè)邊上讀出三個(gè)組元的百分?jǐn)?shù)。組元的百分?jǐn)?shù)。 S b a cAB w(B)/% w(C)/% w(A)/%C如：成分為如：成分為30%A， 40%B，30%C的合金的合金又如：又如：O合金合金 為了

4、方便，常在成分中畫出平行于坐標(biāo)的為了方便，常在成分中畫出平行于坐標(biāo)的網(wǎng)格，見下圖網(wǎng)格，見下圖有網(wǎng)格的成分三角形有網(wǎng)格的成分三角形。 A%90 80 70 60 50 40 30 20 10102030405060708090102030405060708090B%C%50%A,20%B30%C908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%II 點(diǎn)：點(diǎn)：A%=60% B%=30% C%=10%908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IIII

5、點(diǎn)：點(diǎn)：A%=20% B%=50% C%=30%908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IIIIII 點(diǎn)：點(diǎn)：A%=20% B%=20% C%=60%908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IVIV 點(diǎn)：點(diǎn)：A%=40% B%=0% C%=60%908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%9080706050403020101020304050607080

6、90102030405060708090 A%B%C%2. 2. 等比例規(guī)則等比例規(guī)則：通過(guò)頂點(diǎn)：通過(guò)頂點(diǎn) 的直線的直線( (如如Bg)Bg)，此線上的合金，兩，此線上的合金，兩組元組元A A、C C的含量之比為一定值的含量之比為一定值 (W(WA A%/W%/WC C% =Cg/Ag).% =Cg/Ag).等邊三角形中的特殊線等邊三角形中的特殊線在等邊三角形中有兩條特殊的直線在等邊三角形中有兩條特殊的直線: : 1. 1. 等含量規(guī)則等含量規(guī)則: :平行于某一條邊平行于某一條邊的直線的直線( (如如ef)ef)，此線上的合金，組，此線上的合金，組元元 B B 的 含 量 為 一 定 值的 含

7、 量 為 一 定 值（WWB B%=Ae%=Ae%）. .ABC e f g A%B%C%PQ含對(duì)角組元濃度相等含對(duì)角組元濃度相等908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C% A%B%C%a1a2c2c1a1a2FE常數(shù)22221111%BcCaBcBaBcBaBcCaCA908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%75%2531BC6.1.2 6.1.2 等腰成分三角形等腰成分三角形l如：如：A A、B B多，多，C C少，合金成分少，合

8、金成分靠近靠近ABAB邊，將邊，將ACAC、BCBC邊擴(kuò)大邊擴(kuò)大若干倍，變?yōu)榈妊?，見左圖。若干倍，變?yōu)榈妊?，見左圖。l任一成分任一成分x x，作兩腰平行線交底，作兩腰平行線交底邊于邊于a a和和b b，則：，則： 組元組元A A的百分?jǐn)?shù)為：的百分?jǐn)?shù)為：WWA A% = Ba% = Ba 組元組元B B的百分?jǐn)?shù)為：的百分?jǐn)?shù)為：WWB B% = Ab % = Ab 組元組元C C的百分?jǐn)?shù)為：的百分?jǐn)?shù)為：WWC C% = ba% = ba 等腰成分三角形等腰成分三角形 當(dāng)一組元含量少，另兩組元含量多時(shí)，合金成分靠近當(dāng)一組元含量少，另兩組元含量多時(shí)，合金成分靠近的一邊。的一邊。ABba x6.1.3

9、6.1.3 直角成分三角形直角成分三角形任一合金任一合金x x：B B含量：含量： W WB B% = Ab% = AbC C含量：含量： W WC C% = Ac% = AcA A含量：含量： W WA A%=1-W%=1-WB B%-W%-WC C%直角成分三角形直角成分三角形 當(dāng)一組元含量多，另兩組元含量少時(shí)，成分當(dāng)一組元含量多，另兩組元含量少時(shí)，成分靠近的一個(gè)頂點(diǎn)。靠近的一個(gè)頂點(diǎn)。見下圖。如見下圖。如A A多，多，B B、C C少，少，合金成分靠近合金成分靠近A A點(diǎn)。點(diǎn)。 6.2.1 6.2.1 直線法則和杠桿定律直線法則和杠桿定律左圖為三元系中的直線法則左圖為三元系中的直線法則o

10、o合金，在合金，在T T下，處于下，處于 、 兩兩相平衡，成分為相平衡，成分為a a、b b，則，則aobaob在一條直線上，且在一條直線上，且o o位于位于abab之間，這就是之間，這就是直線法則直線法則。 A%B%C%oaba1o1b1a2o2b22. 2.若兩平衡相的成分已知，則合金的成分位于若兩平衡相的成分已知，則合金的成分位于 兩平衡相成分的連線上。兩平衡相成分的連線上。 兩相的相對(duì)量可用兩相的相對(duì)量可用杠桿定律杠桿定律確定確定根據(jù)直線法則和杠桿定律可得出根據(jù)直線法則和杠桿定律可得出兩個(gè)推論兩個(gè)推論：1. 1.已知某一合金，在已知某一合金，在T T下處于兩相平衡，若其中下處于兩相平衡

11、，若其中 一相的成分已知，則另一相的成分位于兩已一相的成分已知，則另一相的成分位于兩已 知成分連線的延長(zhǎng)線上。知成分連線的延長(zhǎng)線上。 成分為成分為O O的合金，在的合金，在T T下，下，處于處于 、 、 三相平衡，成分分三相平衡，成分分別為別為P P、Q Q、S S，則合金的成分位，則合金的成分位于于PQSPQS的質(zhì)量重心位置，連接的質(zhì)量重心位置，連接頂點(diǎn)與頂點(diǎn)與O O并延長(zhǎng)相交并延長(zhǎng)相交MM、R R、T T，且三相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)且三相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WW 、WW 、WW 有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：這就是這就是重心法則重心法則。ABCOSPQMRT先把三相中任兩相（先把三相中任兩相（ 、 ）混成一）混成一

12、體，再把混合體與體，再把混合體與 相混合成合金相混合成合金O O。根據(jù)直線法則，。根據(jù)直線法則，-成分應(yīng)在成分應(yīng)在PSPS線上，同時(shí)又在線上，同時(shí)又在QOQO成分連線的延成分連線的延長(zhǎng)線上，由此可確定交點(diǎn)長(zhǎng)線上，由此可確定交點(diǎn)R R是是-的的成分點(diǎn)。由此可得成分點(diǎn)。由此可得 同理可得同理可得 。 上三式的來(lái)歷：上三式的來(lái)歷：ABCOSPQMRT6.3 6.3 三元?jiǎng)蚓鄨D三元?jiǎng)蚓鄨D 6 6.3.1 .3.1 相圖分析相圖分析 6 6.3.2.3.2 等溫截面等溫截面（水平截面）（水平截面） 6 6.3.3.3.3 變溫截面變溫截面（垂直截面）（垂直截面） 6 6.3.4.3.4 結(jié)晶過(guò)程分析

13、結(jié)晶過(guò)程分析 6.3.1 相圖分析相圖分析T （）ABL L BCA三元?jiǎng)蚓鄨DBCA液相面液相面固相面固相面BCA液相面液相面 由液相線演化而來(lái)由液相線演化而來(lái) 由固相線演化而來(lái)由固相線演化而來(lái)單相區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)：L、 雙相區(qū)：雙相區(qū)：L + （二維平面圖）（二維平面圖）（三維立體圖）（三維立體圖）6.3.2 等溫截面（水平截面）等溫截面（水平截面） CABTCTATBL+L二、等溫截面圖ACBACBLLT1TBTBT2TAL+ACBACBLOL+TCT4TAT3TCxxLTBTA TC兩相區(qū)由一對(duì)共軛線包圍，兩平衡相濃度在共軛線上，由連接線連接。6.3.3 6.3.3 變溫截面（垂直截面）變溫

14、截面（垂直截面） 表示合金在結(jié)晶過(guò)程中表示合金在結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生的變化，它的外形與二發(fā)生的變化，它的外形與二元相圖相似，但兩者有原則元相圖相似，但兩者有原則區(qū)別，區(qū)別，變溫截面上不能用杠變溫截面上不能用杠桿定律桿定律。 ab ab為平行于為平行于ACAC邊作的截面邊作的截面（B B組元含量固定）組元含量固定） C k C k 為 過(guò) 頂 點(diǎn)為 過(guò) 頂 點(diǎn) C C 作 的 截 面作 的 截 面（w wA A/w/wB B=k=k）6.3.4 結(jié)晶過(guò)程分析結(jié)晶過(guò)程分析 BCA 結(jié)晶過(guò)程LL t1t2T 若將若將L L和和 隨隨T T變化的空間變化的空間曲線投影到成分三角形上，曲線投影到成分三角形上，

15、得到得到碟形曲線碟形曲線。 結(jié)晶過(guò)程中，結(jié)晶過(guò)程中，O O在兩相區(qū)，在兩相區(qū)，滿足直線法則和杠桿定律。滿足直線法則和杠桿定律。O O、L L、在一條直線上，且在一條直線上，且O O在在L L、之間。之間。四、平衡凝固過(guò)程合金O：T1：LT2：L（相相對(duì)量很少）T3：LT4：T5：結(jié)晶結(jié)束CABOLTBTA TCT4T1T2T3T5OCABTCTATBL+6.4 6.4 固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖6.4.1 6.4.1 相圖分析相圖分析6.4.2 6.4.2 投影圖投影圖6.4.3 6.4.3 合金的結(jié)晶過(guò)程及組織合金的結(jié)晶過(guò)程及組織6.4.4 6.4.4 等溫截面等溫

16、截面6.4.5 6.4.5 變溫截面變溫截面 液態(tài)無(wú)限互溶，液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)互不溶解固態(tài)互不溶解，其中任，其中任兩組元均具有共晶轉(zhuǎn)變的三元相圖。兩組元均具有共晶轉(zhuǎn)變的三元相圖。ABCABC簡(jiǎn)單三元共晶相圖簡(jiǎn)單三元共晶相圖TCTATBTA TB TCe1e2e3TEe1e3Ee26.4.1 6.4.1 相圖分析相圖分析 點(diǎn)點(diǎn)：熔點(diǎn)熔點(diǎn): TA 、TB 、TC 二元共晶點(diǎn)二元共晶點(diǎn): E1、E2、E3 三元共晶點(diǎn)三元共晶點(diǎn): E，發(fā)生三元，發(fā)生三元共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)：LE A+B+C 線線：二元共晶線二元共晶線 E1E、E2E、 E3E，發(fā)生二元共晶反應(yīng)，發(fā)生二元共晶反應(yīng) ： E1E：L A+B

17、 E2E：L B+C E3E：L A+CTA TB TC TE1 TE2 TE3 TE 面面：液相面液相面：TAE1EE3TA： L A TBE1EE2TB： L B TCE3EE2TC： L C 固相面固相面： 過(guò)過(guò)E點(diǎn)的平面點(diǎn)的平面A1B1C1，也，也是三元共晶面。是三元共晶面。二元共晶曲面二元共晶曲面：液固相面之間：液固相面之間有有6個(gè)個(gè)二元共晶曲面。二元共晶曲面。后后: E1EB1B3E1, E1EA1A3E1左：左： E3EA1A2E3, E3EC1C2E3右：右： E2EB1B2E2, E2EC1C3E2 CABCABCABCABF=c-p+1=4-pP=3, f=1CABCABC

18、ABL A + CL A + BL B + C CABCAB 三元立體相圖，雖較全面，但應(yīng)用起來(lái)三元立體相圖，雖較全面，但應(yīng)用起來(lái)不方便，所以在實(shí)際中，多用平面圖來(lái)表示不方便，所以在實(shí)際中，多用平面圖來(lái)表示, ,最常用的平面圖就是最常用的平面圖就是投影圖和截面圖。投影圖和截面圖。單相區(qū)單相區(qū)(1 (1個(gè)個(gè)) )：L L雙相區(qū)雙相區(qū)(3 (3個(gè)個(gè)) )：L+AL+A、L+BL+B、L+CL+C三相區(qū)三相區(qū)(4 (4個(gè)個(gè)) )：L+A+BL+A+B、L+B+CL+B+C、 L+A+CL+A+C、A+B+CA+B+C四相區(qū)四相區(qū)(1 (1個(gè)個(gè)) )：即三元共晶面：即三元共晶面L+A+B+CL+A+B

19、+C不同相區(qū)不同相區(qū): : 圖圖5-10 簡(jiǎn)單三元簡(jiǎn)單三元共晶相圖及空間共晶相圖及空間各相區(qū)各相區(qū)6.4.2 6.4.2 投影圖投影圖l點(diǎn)點(diǎn)：E1、 E2、 E3、 E、 TA、 TB、 TC l線線：E1E 、E2E、 E3E、 AE、 BE 、C E l面面：液相面：液相面：AE1EE3A BE1EE2B CE2EE3C 三元共晶面（三元共晶面（固相面固相面）：）： ABC 區(qū)區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)（單相區(qū)（1個(gè)）；個(gè)）；雙相區(qū)雙相區(qū)（3個(gè)）；個(gè)）；三相區(qū)三相區(qū)（4個(gè)）；個(gè)）；四相區(qū)（四相區(qū)（1個(gè)）。個(gè)）。 利用它，即可討論結(jié)晶過(guò)程，又可確定平衡利用它，即可討論結(jié)晶過(guò)程，又可確定平衡相的成分及相對(duì)量。

20、相的成分及相對(duì)量。 二元二元共晶曲面共晶曲面： AE1EA、AE3EA、BE2EB BE1EB、CE3EC、CE2ECCABe ABCABC線線ABCe1E1e2E2e3E3液相面液相面ABCA + B + CL A + B + C A + B + CL A + B + C固相面固相面L A+CL A+BL B+CL A + BL B + C L A + CABC二元共晶曲面二元共晶曲面ABCL BL AL Ce1E1e2E2e3E3L AL BL CL A+CL A+BL B+CABCABCA + B + CL A + B + C A + B + CL A + B + CABC 利用它，即可

21、討論結(jié)晶過(guò)程，又可確定平衡利用它，即可討論結(jié)晶過(guò)程，又可確定平衡相的成分及相對(duì)量。相的成分及相對(duì)量。 e1e2e3L A+B+CCABABCLA + B + CA + B + C( A + B + C )TCABABCLA + B + CA + B + C( A+B )+( A+B+C )L A+BL A+B+CTCABABCLA + B + CA + B + CA初 + ( A+B+C )L AL A+B+CTL ACABABCLA + B + CA + B + CA初+( A+B )+( A+B+C )L A+BL A+B+CTABC三三 元元 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 單單 共共 晶晶 相相 圖圖 平衡結(jié)晶

22、產(chǎn)物平衡結(jié)晶產(chǎn)物 小結(jié)小結(jié)ABC三三 元元 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 單單 共共 晶晶 相相 圖圖 平衡結(jié)晶產(chǎn)物平衡結(jié)晶產(chǎn)物 小結(jié)小結(jié)6.4.3 6.4.3 合金的結(jié)晶過(guò)程及組織合金的結(jié)晶過(guò)程及組織 有任一合金有任一合金O O，看其結(jié)晶過(guò)程及組織轉(zhuǎn)變，看其結(jié)晶過(guò)程及組織轉(zhuǎn)變 合金合金O O的結(jié)晶過(guò)程及組織的結(jié)晶過(guò)程及組織 注意：注意：L L相成分的走向相成分的走向：OmEOmE練習(xí)：練習(xí)：X、Y、E合金的結(jié)晶過(guò)程合金的結(jié)晶過(guò)程 及室溫組織示意圖。及室溫組織示意圖。 l相的相對(duì)量相的相對(duì)量可用重心法則求出：可用重心法則求出：如如O合金合金組織的相對(duì)量組織的相對(duì)量可用直線法則可用直線法則和杠桿定律確定：和杠桿定律確定

23、：如合金如合金O O，計(jì)算其組織相對(duì)量。，計(jì)算其組織相對(duì)量。A+(A+C)+(A+B+C)A+(A+C)+(A+B+C)用直線法則：連接用直線法則：連接AOAO延長(zhǎng)交于延長(zhǎng)交于m m（為未發(fā)生二元共晶（為未發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變時(shí)轉(zhuǎn)變時(shí)L L的成分），初晶的成分），初晶A A與與L L的成分已經(jīng)確定，相對(duì)的成分已經(jīng)確定，相對(duì)量用杠桿定律求出：量用杠桿定律求出：用直線法則：連接用直線法則：連接EmEm延長(zhǎng)交于延長(zhǎng)交于g g 6.4.4 等溫截面等溫截面 可確定合金在一定可確定合金在一定T下所存在的平衡相，可用直線、下所存在的平衡相，可用直線、杠桿、重心法則確定合金中各相的成分及相對(duì)量。杠桿、重心法則確

24、定合金中各相的成分及相對(duì)量。溫度關(guān)系：溫度關(guān)系：TA TC TB TE1 TE3 TE2 TE TA TC TB TE1 TE3 TE2 TE ABC6.4.5 變溫截面變溫截面 在變溫截面上可研究合金的結(jié)晶過(guò)程，在變溫截面上可研究合金的結(jié)晶過(guò)程，但不能確定平衡相的成分及相對(duì)量。但不能確定平衡相的成分及相對(duì)量。ABCCABABCCABCABABCCABABC平行某一邊的變溫截面圖平行某一邊的變溫截面圖 通過(guò)某一頂點(diǎn)的變溫截面圖通過(guò)某一頂點(diǎn)的變溫截面圖 6.5 固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖l液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)有限互溶，其中任兩組元液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)有限互溶，其中任兩組元均

25、具有共晶轉(zhuǎn)變的三元相圖。均具有共晶轉(zhuǎn)變的三元相圖。立體圖立體圖TCABCTATBTA TB TCe1e3Ee2 相圖發(fā)展而來(lái)。 由三個(gè)二元共晶e1e2e3TE 1. 1.相圖分析相圖分析l點(diǎn)點(diǎn)：熔點(diǎn)熔點(diǎn)Ta、Tb、Tc； 二元共晶點(diǎn)二元共晶點(diǎn)e1、e2、e3； 三元共晶點(diǎn)三元共晶點(diǎn)E 。l線線：e1E、e2E、e3E分別為二分別為二元共晶線，發(fā)生二元共晶反元共晶線，發(fā)生二元共晶反應(yīng)：應(yīng)：lL e1E fm+gnlL e2E hn+iplL e3E kp+lm面：面：l3 3個(gè)液相面?zhèn)€液相面l6 6個(gè)二元共晶曲面?zhèn)€二元共晶曲面l3 3個(gè)單相固相面?zhèn)€單相固相面l3 3個(gè)兩相固相面?zhèn)€兩相固相面l1

26、1個(gè)四相平衡共晶面?zhèn)€四相平衡共晶面l3 3對(duì)共軛的固溶度曲面對(duì)共軛的固溶度曲面區(qū)：區(qū)：l1 1個(gè)液相區(qū)個(gè)液相區(qū)l3 3個(gè)單相固溶體區(qū)個(gè)單相固溶體區(qū)l3 3個(gè)液、固兩相區(qū)個(gè)液、固兩相區(qū)l3 3個(gè)固態(tài)兩相區(qū)個(gè)固態(tài)兩相區(qū)l3 3個(gè)發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變個(gè)發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變的三相區(qū)的三相區(qū)l1 1個(gè)固態(tài)三相區(qū)個(gè)固態(tài)三相區(qū)l3 3個(gè)固態(tài)兩相區(qū)個(gè)固態(tài)兩相區(qū) 2. 投影圖投影圖投影圖ABCEe1e2e3LL+L+(+) L+(+) +(+)+(+) + (+)3. 平衡冷卻過(guò)程分析平衡冷卻過(guò)程分析區(qū)：區(qū)：LL+LL+區(qū)：區(qū)：LL+LL+區(qū)：區(qū)：LL+L+LL+L+區(qū)：區(qū)：LL+L+LL+L+區(qū)：區(qū)：LL+L+ LL

27、+L+ + +區(qū)：區(qū)： LL+L+L+ LL+L+L+ + +特殊成分的合金：特殊成分的合金：lO合金（線接觸）合金（線接觸）ABCEe1e2e3O E合金（點(diǎn)接觸）單(L)單(L)三、平衡結(jié)晶過(guò)程 M合金（線接觸）單(L)三(L+)雙(L+)雙(+)三(+)雙(L+)雙(+)三(+)四(L+)三(+)M4. 垂直截面垂直截面溫度關(guān)系：溫度關(guān)系：Tc Ta Tb Te3 Te2 Te1 TE5. 水平截面水平截面5.5 5.5 其他三元相圖其他三元相圖一、兩個(gè)包晶一個(gè)勻晶 TB P TA P1 TCTATBTCCABPabPab+TATBTCCABPabPab+x X合金結(jié)晶過(guò)程：LL反應(yīng)：?jiǎn)?/p>

28、(L)室溫組織： 初TB P TA P1 TC雙(L+)三(L+)雙(+)+包+ 投影圖ABCbPPaba投影圖TATBTCCABPabPab+垂直截面圖BATCTAPba1b1P1aaa1bb1L+L+L+LTBabPaba1P1a1b1b1ABC二、兩共晶和一個(gè)勻晶組成的二、兩共晶和一個(gè)勻晶組成的三元相圖三元相圖TCABCTATBe2e1CABe1e2+L+投影圖TB TA TC e1 e2是研究灰口鑄鐵組元含量是研究灰口鑄鐵組元含量與組織變化規(guī)律的重要依與組織變化規(guī)律的重要依據(jù)。據(jù)。 6.6 三元相圖應(yīng)用舉例三元相圖應(yīng)用舉例 1Fe-C-Si三元系垂直截面圖三元系垂直截面圖圖圖6.40

29、含含2.4Si的的Fe-C-Si三元系垂直截面圖三元系垂直截面圖 l圖中有圖中有4個(gè)單相區(qū)，個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)個(gè)兩相區(qū)和和3個(gè)三相區(qū)。個(gè)三相區(qū)。l該圖與鐵碳二元相圖有些相似，該圖與鐵碳二元相圖有些相似，只是包晶轉(zhuǎn)變（只是包晶轉(zhuǎn)變（L）、共）、共晶轉(zhuǎn)變（晶轉(zhuǎn)變（LC）和共析轉(zhuǎn)變）和共析轉(zhuǎn)變（C）的三相平衡區(qū)不是）的三相平衡區(qū)不是水平直線，而是由幾條界線限水平直線，而是由幾條界線限定的相區(qū)。定的相區(qū)。是研究是研究Cr13型不銹鋼和型不銹鋼和Cr12型高碳高鉻模具鋼型高碳高鉻模具鋼的組織與溫度關(guān)系的重的組織與溫度關(guān)系的重要依據(jù)。要依據(jù)。 2Fe-Cr-C三元系垂直截面圖三元系垂直截面圖圖圖6.41

30、 含含13Cr的的Fe-Cr-C三元系垂直截面圖三元系垂直截面圖圖中有圖中有4個(gè)單相區(qū)、個(gè)單相區(qū)、9個(gè)兩個(gè)兩相區(qū)、相區(qū)、8個(gè)三相區(qū)和個(gè)三相區(qū)和3條四條四相平衡的水平線，各區(qū)內(nèi)相平衡的水平線，各區(qū)內(nèi)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變所發(fā)生的轉(zhuǎn)變見表見表6.2。圖中圖中C1為為(Cr，F(xiàn)e)7C3的碳的碳化物，化物，C2為為(Cr，F(xiàn)e)23C6的的碳化物，碳化物，C3為為(Fe，Cr)3C的合金滲碳體。的合金滲碳體。表表6.2 各相區(qū)合金冷卻時(shí)發(fā)生的轉(zhuǎn)變各相區(qū)合金冷卻時(shí)發(fā)生的轉(zhuǎn)變 6.7 三元相圖小結(jié)三元相圖小結(jié) 1. 單相區(qū)單相區(qū)l由相律可知，由相律可知，f=C-P+1=3-1+1=3，即，即溫度和兩個(gè)組元的溫度和

31、兩個(gè)組元的成分是可以獨(dú)立改變的成分是可以獨(dú)立改變的，因此在三元相圖中，單相區(qū)為，因此在三元相圖中，單相區(qū)為不規(guī)則的三維空間區(qū)域。不規(guī)則的三維空間區(qū)域。2. 兩相平衡區(qū)兩相平衡區(qū)l由相律可知，由相律可知，f=C-P+1=3-2+1=2，即，即溫度和一個(gè)相中的溫度和一個(gè)相中的一個(gè)組元的成分可以獨(dú)立改變，而這個(gè)相中的另外兩個(gè)一個(gè)組元的成分可以獨(dú)立改變，而這個(gè)相中的另外兩個(gè)組元的含量和另一相的成分不能獨(dú)立改變組元的含量和另一相的成分不能獨(dú)立改變，因此，在三，因此，在三元相圖中，兩相區(qū)也為不規(guī)則的三維空間區(qū)域。元相圖中，兩相區(qū)也為不規(guī)則的三維空間區(qū)域。l由相律可知，由相律可知，f=C-P+1=3-3+1

32、=1，即，即溫度和各平衡相溫度和各平衡相成分只有一個(gè)可以獨(dú)立改變，當(dāng)溫度一定時(shí)，三個(gè)成分只有一個(gè)可以獨(dú)立改變，當(dāng)溫度一定時(shí)，三個(gè)平衡相的成分也隨之而定平衡相的成分也隨之而定，因此，在三元相圖中，因此，在三元相圖中，三相平衡區(qū)也是一個(gè)三維空間區(qū)域，多為不規(guī)則的三相平衡區(qū)也是一個(gè)三維空間區(qū)域，多為不規(guī)則的三棱柱。三棱柱。l三元系中的三相平衡轉(zhuǎn)變主要有三元系中的三相平衡轉(zhuǎn)變主要有共晶型和包晶型共晶型和包晶型兩兩類，它們的三相平衡區(qū)都類，它們的三相平衡區(qū)都由參加反應(yīng)的三個(gè)相的三由參加反應(yīng)的三個(gè)相的三條單變量線構(gòu)成條單變量線構(gòu)成，三相平衡轉(zhuǎn)變時(shí)三個(gè)平衡相的成，三相平衡轉(zhuǎn)變時(shí)三個(gè)平衡相的成分分別沿三條單變

33、量線變，見圖分分別沿三條單變量線變，見圖6.45。3. 三相平衡區(qū)三相平衡區(qū)圖圖6.45 三元相圖中的三相平衡區(qū)特征三元相圖中的三相平衡區(qū)特征l由相律可知，由相律可知，f=C-P+1=3-4+1=0，即，即溫度和四個(gè)平衡溫度和四個(gè)平衡相的成分都是恒定不變的相的成分都是恒定不變的，因此，它只能是一定溫，因此，它只能是一定溫度時(shí)的一個(gè)水平面。度時(shí)的一個(gè)水平面。l三元系中的四相平衡轉(zhuǎn)變主要有三元系中的四相平衡轉(zhuǎn)變主要有共晶型、包共晶型共晶型、包共晶型和包晶型和包晶型三類，三類，共晶型和包晶型四相平衡面為三角共晶型和包晶型四相平衡面為三角形形水平面，水平面，包共晶型四相平衡面為四邊形包共晶型四相平衡面為四邊形水平面。水平面。l每個(gè)四相平衡面與十二條單變量線相連，每三條單每個(gè)四相平衡面與十二條單變量線相連，每三條單變量線圍成一個(gè)三相平衡區(qū)，因此變量線圍成一個(gè)三相平衡區(qū)，因此一個(gè)四相平衡面一個(gè)四相平衡面與四個(gè)三相平衡區(qū)以面接觸，與六個(gè)兩相平衡區(qū)以與四個(gè)三相平衡區(qū)以面接觸，