材料科學基礎第四章相圖

材料科學基礎第四章相圖1第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

2成分表示法－成分三角形（等邊、等腰、直角三角形）

（1）已知點確定成分；（2）已知成分確定點。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識2第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3成分三角形中特殊的點和線（1）三個頂點：代表三個純組元；（2）三個邊上的點：二元系合金的成分點；第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識3第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3成分三角形中特殊的點和線（3）平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對應頂點所代表的組元的含量一定。（4）通過某一頂點的直線：其上合金所含由另兩個頂點所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)三元相圖基本知識4第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

4四相平衡轉變的類型（1）共晶轉變：L0Tαa+βb+γc;（2）包晶轉變：L0＋αa+βbTγc;（3）包共晶轉變：L0＋αaTβb+γc;

還有偏共晶、共析、包析、包共析轉變等。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識5第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日5共線法則與杠桿定律（1）共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時，合金的成分點和兩個平衡相的成分點必然位于成分三角形內(nèi)的同一條直線上。

（由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，表示一個相的成分可以獨立改變，另一相的成分隨之改變。）（2）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)三元相圖基本知識6第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日5共線法則與杠桿定律兩條推論（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，另一個相的成分點必然位于已知成分點連線的延長線上。（2）若兩個平衡相的成分點已知，合金的成分點必然位于兩個已知成分點的連線上。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識7第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日6重心法則在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點為三個平衡相的成分點組成的三角形的質(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。）平衡相含量的計算：所計算相的成分點、合金成分點和二者連線的延長線與對邊的交點組成一個杠桿。合金成分點為支點。計算方法同杠桿定律。第四章相圖第九節(jié)三元相圖基本知識第九節(jié)三元相圖基本知識8第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日1相圖分析點：a,b,c-三個純組元的熔點；面：液相面、固相面；區(qū)：L,α,L+α。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

9第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日2三元固溶體合金的結晶規(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。（立體圖不實用）共軛線：平衡相成分點的連線。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

10第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3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。（2）截面圖分析

3個相區(qū)：L,α,L+α;2條相線：L1L2,S1S2（共軛曲線）;

若干連接線：可作為計算相對量的杠桿（偏向低熔點組元；可用合金成分點與頂點的連線近似代替；過給定合金成分點，只能有唯一的共軛連線。）第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

11第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日4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。（2）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)通過某一頂點的直線做垂直面獲得。（3）結晶過程分析成分軸的兩端不一定是純組元；注意:液、固相線不一定相交；液、固相線不是成分變化線,不能運用杠桿定律。第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

12第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

5投影圖（1）全方位投影圖(勻晶相圖不必要)。（2）等溫線投影圖：可確定合金結晶開始、結束溫度。

第四章相圖第十節(jié)三元勻晶相圖第十節(jié)

三元勻晶相圖

2h13第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

一

組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（1）相圖分析

點：熔點；二元共晶點；三元共晶點。

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖第十一節(jié)

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14第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

15第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

16第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

一

組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（2）垂直截面圖

O點合金的室溫組織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)

三元共晶相圖

17第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

18第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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點合金的凝固過程，確定室溫組織，計算室溫組織組成物的相對量。（杠桿定律與重心法則）第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖19第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

4h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖20第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖

（1）相圖分析

點：熔點；二元共晶點；三元共晶點。

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

固相單變量線

第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖21第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖22第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖23第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（2）等溫截面應用：可確定平衡相及其成分；可運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)與之點接

（水平截面與棱邊的交點，表示三個平衡相成分。）第十一節(jié)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖24第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖25第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日二

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)應用：分析合金結晶過程，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)

三元共晶相圖

第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖26第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

二

組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖

合金結晶過程分析；（4）投影圖

相組成物相對量計算（杠桿定律、重心定律）

組織組成物相對量計算（杠桿定律、重心定律）

第十一節(jié)

三元共晶相圖

6h第四章相圖第十一節(jié)三元共晶相圖27第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日組元在固態(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)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結28第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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，頂點是平衡相成分點。

垂直截面：曲邊三角形，頂點不代表成分

根據(jù)參加反應相：后生成。

包、共晶轉變判斷

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因素。第十二節(jié)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結29第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

3四相平衡（1）立體圖中的四相平衡

共晶轉變類型：

包共晶轉變

包晶轉變

與4個單相區(qū)點接觸；

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)

三元相圖總結

第四章相圖第十二節(jié)三元相圖總結30第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

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。