第10章-相平衡(補(bǔ)充鉄碳相圖)

1第十章相平衡210.1相平衡特點(diǎn)相平衡（phaseequilibrium）在一定的條件下，當(dāng)一個(gè)多相系統(tǒng)中各相的性質(zhì)和數(shù)量均不隨時(shí)間變化時(shí)，稱此系統(tǒng)處于相平衡。此時(shí)從宏觀上看，沒有物質(zhì)由一相向另一相的凈遷移，但從微觀上看，不同相間分子轉(zhuǎn)移并未停止，只是兩個(gè)方向的遷移速率相同而已。系統(tǒng)：選擇的研究對(duì)象為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)都稱為環(huán)境。

凝聚系統(tǒng)：沒有氣相或雖有氣相但其影響可以忽略不計(jì)的系統(tǒng)。固體材料的相平衡一、熱力學(xué)平衡態(tài)和非平衡態(tài)熱力學(xué)平衡態(tài)——不再隨時(shí)間發(fā)生變化的狀態(tài)非平衡態(tài)——介穩(wěn)態(tài)41.獨(dú)立組分（元）：系統(tǒng)中能被單獨(dú)分離可獨(dú)立存在的化學(xué)均勻物質(zhì)。NaCl水溶液為2個(gè)組分，YF3(CaF2)固溶體為2個(gè)組分。二、硅酸鹽系統(tǒng)的組分、相、相律為確定平衡體系中各組成所需要的最少數(shù)目的獨(dú)立物質(zhì)，稱為"獨(dú)立組份"，用符號(hào)“C”

表示。NH4Cl（g）=NH3（g）+HCl（g）沒有任何化學(xué)反應(yīng)時(shí)：組分?jǐn)?shù)=獨(dú)立組分?jǐn)?shù)硅酸鹽物質(zhì)可視為金屬堿性氧化物與酸性氧化物SiO2化合而成。因此，在硅酸鹽系統(tǒng)中常采用氧化物作為系統(tǒng)的組成，如：SiO2一元系統(tǒng)；SiO2－Al2O3二元系統(tǒng)；CaO－SiO2－Al2O3三元系統(tǒng)。但要注意，硅酸鹽礦物組成中的硅酸三鈣，硅酸二鈣等，是一種新的化合物，具有自己的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)，因而具有自己的物理和化學(xué)性質(zhì)。所以，它們可為單一的組分。K2O.Al2O3.4SiO2-SiO2為二元系統(tǒng)72.相：體系中具有相同物理與化學(xué)性質(zhì)的均勻部分的總和。(需要注意的是這個(gè)“均勻”的要求是嚴(yán)格的，非一般意義上的均勻，而是一種微觀尺度的均勻。)純液體或真溶液均為單相（高溫熔體，若發(fā)生分層為2相）。固溶體也為單相。一個(gè)相中可包含幾種物質(zhì)（多個(gè)組分），如：空氣為一個(gè)相，但含O2、N2等。NaCl水溶液為2個(gè)組分，YF3(CaF2)固溶體為2個(gè)組分，二者均為一相固體機(jī)械混合物中有幾種物質(zhì)就有幾個(gè)相。一個(gè)相可以連續(xù)成一個(gè)整體，也可以不連續(xù)。生成化合物介穩(wěn)變體同質(zhì)多晶8下面介紹硅酸鹽系統(tǒng)中的相：①形成機(jī)械混合物幾種物質(zhì)形成的機(jī)械混合物，不管其粉磨得多細(xì)都不可能達(dá)到相所需要的微觀均勻，因此，不能視為單項(xiàng)。有幾種物質(zhì)就有幾個(gè)相。9例如：在硅酸鹽系統(tǒng)中，將原料石灰石、粘土、鐵粉一起磨成細(xì)粉，即生料粉，就是多相的混合物。另外，在低共熔溫度下從低共熔組成的液相中析出的低共熔混合物是幾種晶體的混合物，即產(chǎn)生幾種新相。10②生成化合物組分間每生成一個(gè)新的化合物，即形成一種新相。③形成固溶體由于固溶體的化學(xué)質(zhì)點(diǎn)分布均勻，其物理化學(xué)性質(zhì)符合相的均勻性要求，因而幾個(gè)組分間形成的固溶體算一個(gè)相。④同質(zhì)多晶現(xiàn)象在硅酸鹽物系中這是極普遍的現(xiàn)象。同一物質(zhì)的不同晶型，在結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)方面都不同，各自成相，有幾種轉(zhuǎn)變就有幾個(gè)相。11⑤介穩(wěn)變體介穩(wěn)變體是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)，一般不出現(xiàn)在相圖中，而生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)常產(chǎn)生，在某些一元、二元相圖中用虛線表示。⑥硅酸鹽高溫熔體高溫熔體一般表現(xiàn)為單相，如發(fā)生液相分層，則在熔體中有兩相。系統(tǒng)中含有相的個(gè)數(shù)為P，分為單項(xiàng)系統(tǒng)、多項(xiàng)系統(tǒng)（二項(xiàng)系統(tǒng)，三項(xiàng)系統(tǒng)）等。123.相平衡:

相與相之間的平衡，是動(dòng)態(tài)平衡(熱力學(xué)平衡和非平衡)。相平衡在一定條件下建立，當(dāng)條件被破壞時(shí)，平衡也被破壞，并在新的條件下建立新的平衡。134.相律

F+P=C+n→

F=C-P+n

其中：P——相數(shù),C——獨(dú)立組分（元）數(shù)獨(dú)立組分?jǐn)?shù)：構(gòu)成一個(gè)平衡系統(tǒng)中所有各相所需的最少組元數(shù)獨(dú)立組元數(shù)=組元數(shù)－化學(xué)反應(yīng)數(shù)-濃度關(guān)系如：CaCO3加熱分解，CaCO3=CaO+CO2,組元數(shù)=3，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=2。自由度：在相平衡系統(tǒng)中可以獨(dú)立改變的變量（如溫度、壓力或組分濃度）F——自由度數(shù)：在一定范圍內(nèi)可任意獨(dú)立改變而不至于引起舊相消失或新相出現(xiàn)的變量的個(gè)數(shù)。F=0為無變量系統(tǒng)，F(xiàn)=1單變量系統(tǒng)，F(xiàn)=2雙變量系統(tǒng)N——影響系統(tǒng)平衡的外界因素。一般為2，指溫度和壓力。15硅酸鹽系統(tǒng)相律我們研究的硅酸鹽系統(tǒng)是屬于凝聚態(tài)系統(tǒng)，壓力這一因素可忽略，加上我們是在常壓下研究體系和應(yīng)用相圖，因而相律在凝聚態(tài)系統(tǒng)中具有如下形式：F=C–p+1。本章在討論二元以上的系統(tǒng)時(shí)均采用上述相律表達(dá)式。對(duì)于一元凝聚系統(tǒng)，為了能充分反映純物質(zhì)的各種聚集狀態(tài)，我們并不把壓力恒定，而是仍取為變量，這是需要注意的。16

如：1.水相圖F=3-P

（1）各界線：兩相共存F=1P=2

DC—水的飽和蒸汽壓曲線（蒸發(fā)曲線）l=g

DB—冰的飽和蒸汽壓曲線（升華曲線）g=s

DA—冰的熔點(diǎn)曲線（熔融曲線）s=l

（2）單相區(qū)：一相存在F=2P=1

（3）三相點(diǎn)D：三相共存F=0P=3虛線－亞穩(wěn)平衡線；CD線向低溫方向的延長線；過冷水的飽和蒸氣壓隨溫度變化的曲線175.相圖相平衡相圖是用來描述多相物系中相平衡問題的幾何圖形。利用相圖可知某一確定組成在某溫度下存在哪些相及各相的相對(duì)含量，但一切未達(dá)到平衡的現(xiàn)象在相圖上得不到反映。相圖是從熱力學(xué)角度研究問題，具有熱力學(xué)研究的特點(diǎn)。相圖只反應(yīng)各相間相互轉(zhuǎn)變所處的一種熱力學(xué)平衡態(tài)，而不反應(yīng)相轉(zhuǎn)變所需要的時(shí)間。硅酸鹽材料是一種固體材料，要達(dá)到高溫熔融的過程，需要時(shí)間很長，工業(yè)生產(chǎn)要考慮經(jīng)濟(jì)核算、生產(chǎn)率、生產(chǎn)周期等，因此，實(shí)際生產(chǎn)過程不一定達(dá)到相圖上所指示的平衡狀態(tài)。由于動(dòng)力學(xué)原因，熱力學(xué)非平衡態(tài)，即介穩(wěn)態(tài)，經(jīng)常出現(xiàn)于硅酸鹽系統(tǒng)中。1910.2單元系統(tǒng)相圖

一、單元系統(tǒng)相律

F=C-P+n

C=1，n=2

故：F=3-P

則：Pmin=1，F(xiàn)max=2

Pmax=3，F(xiàn)min=020二、多晶轉(zhuǎn)變

1.多晶轉(zhuǎn)變的類型

（1）按多晶轉(zhuǎn)變的速度分：快轉(zhuǎn)變、慢轉(zhuǎn)變

（2）按多晶轉(zhuǎn)變的機(jī)構(gòu)變化的深刻性分：

①位移式轉(zhuǎn)變

②重建式轉(zhuǎn)變

（3）按晶型轉(zhuǎn)變的方向分：可逆轉(zhuǎn)變、不可逆轉(zhuǎn)變212.多晶轉(zhuǎn)變的相圖特點(diǎn)

（1）可逆轉(zhuǎn)變（雙向轉(zhuǎn)變）

特點(diǎn)：T轉(zhuǎn)<T1<T2SiO2各種變體12LⅡⅠ22（2）不可逆轉(zhuǎn)變（單向轉(zhuǎn)變）

特點(diǎn)：T轉(zhuǎn)>T1>T2β-C2S和γ-C2S

233.壓力對(duì)多晶轉(zhuǎn)變溫度的影響

其中：BF—晶型轉(zhuǎn)變線，反映P對(duì)多晶轉(zhuǎn)變的影響，該直線斜率不會(huì)太大。CE—晶2的熔融曲線BF—晶1、晶2的轉(zhuǎn)變曲線AB—?dú)庀嗯c晶1的兩相平衡線（晶1的升華曲線）BC—?dú)庀嗯c晶2的兩相平衡線（晶2的升華曲線）CD—液相與氣相的兩相平衡線（液相的蒸發(fā)曲線）OG—過熱晶型1與過冷液體的平衡曲線BH—過冷晶型2的升華曲線BO—過熱晶型1的升華曲線OC—過冷液相的蒸發(fā)曲線FBOG區(qū)—過熱晶1的相區(qū)OBC—過冷蒸汽介穩(wěn)區(qū)GOCE區(qū)—過冷液相區(qū)具有同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變的單元系統(tǒng)相圖24三、單元系統(tǒng)相圖舉例——以水相圖為例

如：1.水相圖F=3-P

（1）各界線：兩相共存F=1P=2

DC—水的飽和蒸汽壓曲線（蒸發(fā)曲線）l=g

DB—冰的飽和蒸汽壓曲線（升華曲線）g=s

DA—冰的熔點(diǎn)曲線（熔融曲線）s=l

（2）單相區(qū)：一相存在F=2P=1

（3）三相點(diǎn)D：三相共存F=0P=3虛線－亞穩(wěn)平衡線；CD線向低溫方向的延長線；過冷水的飽和蒸氣壓隨溫度變化的曲線（1）因外壓增加，使凝固點(diǎn)下降 ；水的三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)別冰點(diǎn)溫度比三相點(diǎn)溫度低0.01K是由兩種因素造成的：（2）因水中溶有空氣，使凝固點(diǎn)下降 。鱗石英與方石英間的轉(zhuǎn)變，稱為一級(jí)變體間的轉(zhuǎn)變；把圖中的縱向轉(zhuǎn)變，即同系列的α、β和

變體間的轉(zhuǎn)變，稱為二級(jí)變體間的轉(zhuǎn)變[5]，也叫做高低溫型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變慢。進(jìn)一步分析可知，SiO2一級(jí)變體間的轉(zhuǎn)變屬重構(gòu)式轉(zhuǎn)變，而它的二級(jí)變體間的轉(zhuǎn)變是位移式轉(zhuǎn)變中的一種，轉(zhuǎn)變速度快，且可逆。

2.SiO2系統(tǒng)相圖的應(yīng)用123456（a）-方石英（存在對(duì)稱中心）（b）-鱗石英（存在對(duì)稱面）（c）-石英（無對(duì)稱中心和對(duì)稱面）3.ZrO2系統(tǒng)相圖3010.3二元相圖的基本類型二元系統(tǒng)：c=2相律不可能出現(xiàn)4相或更多相平衡溫度、濃度3110.3.1具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡單二元相圖A的熔點(diǎn)B的熔點(diǎn)A和B的二元低共熔點(diǎn)液相線固相線4個(gè)相區(qū)：L、L+A、L+B、A+B特點(diǎn)：兩個(gè)組分在液態(tài)時(shí)能以任何比例互溶，形成單相溶液；但在固態(tài)時(shí)則完全不互溶，二個(gè)組分各自從液相中分別結(jié)晶。組分間無化學(xué)作用，不生成新的化合物（鋁黃長石2CaO·Al2O3·SiO2-鈣長石CaO·Al2O3·2SiO2系統(tǒng)屬于此相圖）32

以組成為M的配料加熱到高溫完全熔融，然后平衡冷卻析晶。M的熔體M’T=T，Lp=1,f=2t=TC,C點(diǎn)液相開始對(duì)A飽和，L+Ap=2,f=1t=TE,E點(diǎn)從液相中不斷析出A晶體液相同時(shí)對(duì)晶體A和B飽和p=3,f=0當(dāng)最后一滴低共熔組成的液相析出A晶體和B晶體后，液相消失333個(gè)概念：系統(tǒng)組成點(diǎn)、固相點(diǎn)、液相點(diǎn)簡稱：系統(tǒng)點(diǎn).取決于系統(tǒng)的總組成，由原始配料組成決定對(duì)于M配料，系統(tǒng)點(diǎn)在MM’線上系統(tǒng)中的液相組成和固相組成隨溫度不斷變化，液相點(diǎn)和固相點(diǎn)的位置也隨溫度不斷變化34杠桿規(guī)則如果一個(gè)相分解為2個(gè)相，則生成的2個(gè)相的數(shù)量與原始相的組成點(diǎn)到2個(gè)新生相的組成點(diǎn)之間線段成反比。TD溫度下的固相量和液相量35析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)EM’Lf=2Cf=1析晶路程簡便表達(dá)式36一致熔化合物與不一致熔化合物一致熔化合物是一種穩(wěn)定的化合物；與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn)；熔化時(shí)，產(chǎn)生的液相與化合物組成相同。不一致熔化合物是一種不穩(wěn)定的化合物；加熱到一定溫度會(huì)發(fā)生分解；分解產(chǎn)物是一種液相和一種固相；液相和固相的組成與化合物組成都不相同。10.3.2生成一個(gè)一致熔融化合物的二元相圖37相當(dāng)于兩個(gè)具有低共熔點(diǎn)的簡單相圖生成一個(gè)一致熔融化合物的二元相圖3810.3.3生成一個(gè)不一致熔融化合物的二元相圖Tp：化合物分解P點(diǎn)組成的液相B晶體CLp+Bp=3,f=0平衡冷卻過程轉(zhuǎn)熔點(diǎn)/回吸點(diǎn)39熔體3T，Lp=1,f=2TkLBp=2,f=1TPLP+B

Cp=3,f=0液相點(diǎn)在P點(diǎn)不變，液相量在減少，同時(shí)固相組成中B晶體在不斷減少，C晶體在不斷增加，至D點(diǎn)B晶體被回吸完畢p=2,f=1TE低共熔點(diǎn)析晶結(jié)束40析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)E3Lf=2Kf=1Pf=104510.3.4生成一個(gè)在固相分解的化合物的二元相圖4610.3.5具有多晶轉(zhuǎn)變的二元相圖4710.3.6形成連續(xù)固溶體的二元相圖液相線aL2b以上相區(qū)為高溫熔體特點(diǎn)：沒有無變量點(diǎn)，系統(tǒng)中只存在液態(tài)溶液和固態(tài)溶液。固相線aS2b以下相區(qū)為固溶體液態(tài)溶液與固溶體平衡的固液二相區(qū)M’高溫熔體平衡冷卻注意：S是固溶體，原子的擴(kuò)散速度很慢，只要冷卻速度不夠慢不平衡析晶是很容易發(fā)生的。另外，物質(zhì)的提純過程，可利用此相圖。4910.3.7形成有限固溶體的二元相圖特點(diǎn)：組分A、B間可以形成固溶體但溶解度有限，不能以任意比例互溶。2個(gè)固溶體7條線6個(gè)相區(qū)3個(gè)無變量點(diǎn)50析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)EM’Lf=2L1f=15110.3.8具有液相分層的二元相圖特點(diǎn)：二個(gè)組分在液相不完全互溶，只能有限互溶。CKD：帽形區(qū)液相分為二層：組分B在組分A中的飽和溶液L1組分A在組分B中的飽和溶液L2臨界點(diǎn)/臨界溫度LC5410.4應(yīng)用實(shí)例10.4.1CaO-SiO2系統(tǒng)二元相圖判讀依據(jù)：幾個(gè)化合物化合物性質(zhì)根據(jù)一致熔化合物劃分成分系統(tǒng)3個(gè)分二元系統(tǒng)：SiO2-CSCS-C2SC2S-CaO55二液區(qū)硅磚中用CaO作礦化劑多晶轉(zhuǎn)變從理論推算，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，兩液相應(yīng)合并成一個(gè)液相。曾有資料表明：當(dāng)溫度達(dá)到2100°C，CaO含量為10%左右時(shí)，兩液相區(qū)消失，成為一液相區(qū)。SiO2中加入1%CaO，在低共熔溫度1436°C下能產(chǎn)生2.7%的液相量（根據(jù)杠桿規(guī)則：1:37=2.7%）液相線從C點(diǎn)往左上升得很陡，所以溫度升高很多時(shí)，液相量增加并不多，因此不降低硅磚的耐火度。CaO37%56硅鈣石：不一致熔各種高爐礦渣中57水泥熟料生產(chǎn)重要C3S：不一致熔融化合物2150C~1250°CC2S：一致熔融化合物具有復(fù)雜的多晶轉(zhuǎn)變5810.4.2Al2O3-SiO2系統(tǒng)二元相圖A3S2（莫來石）：一致熔化合物固溶少量Al2O3陶瓷、耐火材料分系統(tǒng)：A3S2-Al2O3優(yōu)質(zhì)耐火材料59分系統(tǒng)：SiO2-A3S2在SiO2中加入1%Al2O3

根據(jù)杠桿規(guī)則，1595°C下產(chǎn)生1:5.5=18.2%的液相量，硅磚耐火度下降與SiO2平衡的液相線從SiO2熔點(diǎn)1723°C向E1點(diǎn)1595°C迅速下降，因此硅磚的熔化溫度急劇下降。硅磚中嚴(yán)防混入Al2O3液相線E1F：1595~1700°C陡，1700~1850°C平緩配料時(shí)的組成范圍10.4.3鐵-碳系統(tǒng)二元項(xiàng)目1)左端原點(diǎn)Wc=0%，即純鐵；室溫~912℃范圍為體心立方結(jié)構(gòu)的α-Fe;912℃～1394℃溫度范圍為面心立方結(jié)構(gòu)的γ－Fe；1394℃～1538℃為體心立方結(jié)構(gòu)的δ－Fe。2)右端點(diǎn)Wc=6.69%，即Fe3C（滲碳體）3)橫坐標(biāo)上任何一個(gè)固定的成分均代表一種鐵碳合金。1.鐵碳合金的基本相在鐵碳合金中，C能溶于Fe的晶格（γ－Fe和α－Fe）中形成兩種間隙固溶體；當(dāng)含C量超過固溶體的溶解度時(shí)，多余的C一般與Fe化合成Fe3C；奧氏體（A）：C溶于γ-Fe所形成的間隙固溶體，面心立方晶格。顯微組織：奧氏體(放大100倍)奧氏體（放大500倍）性能：強(qiáng)度、硬度不高、塑性好，無磁性，在11470C時(shí)溶解度最大2.06%C，隨著溫度下降，溶解度減小，到7230C時(shí)為0.8%C。鐵素體（F）：C溶于α-Fe所形成的間隙固溶體，體心立方晶格。顯微組織：

鐵素體（放大100倍）性能：強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好，在7230C時(shí)溶解度最大0.02%，溫度下降，溶解度減小，室溫時(shí)0.0008%C。滲碳體（Fe3C）：Fe與C的形成的金屬化合物，晶格很復(fù)雜。顯微組織在顯微鏡下觀察，滲碳體的形狀常見的有片、球（粒）、網(wǎng)狀等幾種珠光體(鋼中過冷奧氏體在接近平衡態(tài)，即過冷度不大的條件下發(fā)生的共析轉(zhuǎn)變。本質(zhì)上是一種鐵素體和滲碳體相間成層排列的混合物.)中片狀滲碳體過共析鋼中網(wǎng)狀滲碳體性能：硬度很高（約860HV），可以刻劃玻璃；塑性、韌性很差，非常脆隨著鐵碳合金C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的變化，上列三種基本相可組成各種顯微組織，從而使鐵碳合金具備不同的性能。萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為ωc＝4.3％。當(dāng)溫度高于727℃時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示。在低于727℃時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld’表示，稱為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很差高溫萊氏體和低溫萊氏體兩種。奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱高溫萊氏體，用符號(hào)Ld或（A+Fe3C）表示。由于其中的奧氏體屬高溫組織，因此高溫萊氏體僅存于727℃以上。高溫萊氏體冷卻到727℃以下時(shí)，將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和滲碳體機(jī)械混合物（P+Fe3C）,稱低溫萊氏體，用Ld'表示。萊氏體含碳量為4.3%。由于萊氏體中含有的滲碳體較多，故性能與滲碳體相近，即極為硬脆。共析鋼

當(dāng)碳的含量正好等于0.77%時(shí)，即相當(dāng)于合金中滲碳體（碳化鐵）約占12%，鐵素體約占88%時(shí)，該合金的相變是在恒溫下實(shí)現(xiàn)的。即在這種特定比例下的滲碳體和鐵素體，在發(fā)生相變時(shí)，如果消失兩者同時(shí)消失（加熱時(shí)），如果出現(xiàn)則兩者又同時(shí)出現(xiàn)，在這一點(diǎn)上這種組織與純金屬的相變類似?；谶@個(gè)原因，人們就把這種由特定比例構(gòu)成的兩相組織當(dāng)作一種組織來看待，并且命名為珠光體，這種鋼就叫做共析鋼。即含碳量正好是0.77%的鋼就叫做共析鋼，它的組織是珠光體。亞共析鋼

常用的結(jié)構(gòu)鋼含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以組織中的滲碳體量也少于12%，于是鐵素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會(huì)有多余的出現(xiàn)，所以這種鋼的組織是鐵素體+珠光體。碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強(qiáng)度也越低，但塑性越好，這類鋼統(tǒng)稱為亞共析鋼。過共析鋼

工具用鋼的含碳量往往超過0.77%，這種鋼組織中滲碳體的比例超過12%，所以除與鐵素體形成珠光體外，還有多余的滲碳體，于是這類鋼的組織是珠光體+滲碳體。這類鋼統(tǒng)稱為過共析鋼。2.Fe－Fe3C相圖的分析Fe－Fe3C相圖，是研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的組織與成分、溫度之間關(guān)系的圖形，能使我們了解不同C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵碳合金在各種不同溫度條件下的組織狀態(tài)；也能了解某一成分的鐵碳合金溫度變化時(shí)組織狀態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律。鐵碳相圖一、Fe－Fe3C相圖的坐標(biāo)及主要點(diǎn)線意義及各相區(qū)組織特征點(diǎn)特性線鐵碳相圖組織組成奧氏體（A)\鐵素體（F）\珠光體(P)\Ld（A+Fe3C,高溫萊氏體）\Ld'（P+Fe3C低溫萊氏體）（1）液相線ABCD

（2）固相線AHJECF

（3）包晶反應(yīng)線HJB，LB＋δH→γJ

（4）共晶反應(yīng)線ECF，LC→γE＋Fe3C

（5）共析反應(yīng)線PSK，γS→αP＋Fe3C（6）析出線自單相中析出第二相，如：CD線L→CmI;

ES線γ→CmII;

PQ線α→CmIII

因各單相中析出的Cm形態(tài)不同，以下角標(biāo)I，II，III以區(qū)分組織。

（7）其他相界線如HN，GP等。7310.5三元相圖的基本知識(shí)三元系統(tǒng)：c=3相律不可能出現(xiàn)5相或更多相平衡溫度、任意2個(gè)濃度7410.5.1三元相圖的組成表示方法通常用等邊三角形表示三元系統(tǒng)的組成——濃度三角形75雙線法確定三元組成76濃度三角形的2個(gè)性質(zhì)：1.等含量規(guī)則平行于三角形一邊的直線，線上任一組成點(diǎn)所含對(duì)面頂點(diǎn)組分的含量不變。772.定比例規(guī)則

從濃度三角形某角頂引出之射線上各點(diǎn)，另外二個(gè)組分含量的比例不變。3.背向規(guī)則/定比例規(guī)則的推論

從三個(gè)組元的混合物中不斷取走C組元，那么這個(gè)系統(tǒng)的組成點(diǎn)將沿CM延長線并沿著背離C的方向而變化。7810.5.2杠桿規(guī)則1、含義：（1）在三元系統(tǒng)內(nèi),由兩相合成一個(gè)新相時(shí),新相的組成點(diǎn)必在原來二相組成點(diǎn)的連線上;

（2）新相組成點(diǎn)與原來二相組成點(diǎn)的距離和二相的量成反比。即：PN／MP＝m／n設(shè)有mKg的M組和nKg的N組成合成一個(gè)(m+n)Kg的新相P.792、推論：由一相分解為二相時(shí)，這兩相的組成點(diǎn)必分布于原來相點(diǎn)的兩側(cè)。8010.5.3重心規(guī)則1、P點(diǎn)處在△MNQ內(nèi)部根據(jù)杠桿規(guī)則：M與N可以合成S相，而S相與Q相可以合成P相，因此，M+N+Q=P，表明P相可以通過M、N、Q三相合成，或反之，從P相可以分解出M、N、Q三相。P點(diǎn)處于△MNQ內(nèi)部，這種位置叫做重心位。8110.5.3重心規(guī)則2、P點(diǎn)處于△MNQ某條邊的外側(cè)，且在另外兩條邊的延長線范圍內(nèi)。根據(jù)杠桿規(guī)則：P＋Q＝t，M＋N＝t，因而，P+Q=M+N，即從P和Q兩相可以合成M和N相，反之，從M和N相可以合成P和Q兩相。P點(diǎn)所處的這種位置，叫做交叉位。8210.5.3重心規(guī)則3、P點(diǎn)處于△MNQ某一頂點(diǎn)的外側(cè)，且在形成此角頂?shù)膬蛇叺难娱L線范圍內(nèi)。根據(jù)杠桿規(guī)則：得到P+Q+N=M，即從P、Q、N三相可以合成M。P點(diǎn)所處的這種位置，叫做共軛位。83立體圖10.5.4三元立體相圖與平面投影圖84濃度三角形三條棱柱：溫度三個(gè)側(cè)面：二元相圖三個(gè)頂點(diǎn)C’、A’、B’：三個(gè)組分C、A’、B的熔點(diǎn)E1、E2、E3：三個(gè)二元相圖的低共熔點(diǎn)三個(gè)飽和曲面：液相面E：三元低共熔點(diǎn)三條界線85將立體圖向濃度三角形底面投影成平面圖初晶區(qū)8610.6三元相圖的基本類型10.6.1具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡單三元相圖三個(gè)組分各自從液相中分別析晶，不形成固溶體。不生成化合物，液相無分層現(xiàn)象高溫熔體對(duì)C晶體飽和：p=2,f=2定比例規(guī)則到達(dá)界線：同時(shí)對(duì)晶體C、A飽和;p=3,f=1低共熔點(diǎn)：同時(shí)對(duì)晶體C、A、B飽和，p=4,f=0;至液相消失87在C’CAA’平面內(nèi)88析晶路程：液相點(diǎn)固相點(diǎn)MLCf=2DLC+Af=1E(LC+A+B,f=0)CFM89杠桿規(guī)則計(jì)算液相量和固相量液相到達(dá)D點(diǎn)時(shí)：90杠桿規(guī)則應(yīng)用：

計(jì)算液相量和固相量

液相到達(dá)E點(diǎn)時(shí)：9110.6.2生成一個(gè)一致熔二元化合物的三元相圖

在三元系統(tǒng)中某二個(gè)組分間生成的化合物稱為二元化合物相當(dāng)于2個(gè)簡單三元相圖的組合二元化合物的組成點(diǎn)在濃度三角形的一條邊上一致熔化合物的組成點(diǎn)在其初晶區(qū)內(nèi)鞍馬點(diǎn)9210.6.3生成一個(gè)不一致熔二元化合物的三元相圖不一致熔二元化合物組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)界線pP由二元相圖的轉(zhuǎn)熔點(diǎn)p’發(fā)展而得：轉(zhuǎn)熔線冷卻時(shí)pP界線上的液相回吸晶體B而析出晶體S93判讀三元相圖的規(guī)則1.連線規(guī)則

將一條界線（或其延長線）與相應(yīng)的連線（或其延長線）相交，其交點(diǎn)是該界線上的溫度最高點(diǎn)。判斷界線的溫度走向94生成一個(gè)一致熔二元化合物的三元相圖鞍馬點(diǎn)952.切線規(guī)則

將界線上某一點(diǎn)所作的切線與相應(yīng)的連線相交，如交點(diǎn)在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，其中遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸。判斷界線的性質(zhì)共熔性質(zhì)分界點(diǎn)轉(zhuǎn)熔性質(zhì)界線上任一點(diǎn)的切線與相應(yīng)連線的交點(diǎn)實(shí)際上表示了該點(diǎn)液相的瞬時(shí)析晶組成瞬時(shí)析晶組成是指液