1、第五章 三元合金相图,5.1 三元合金相图的表示方法成分(浓度)三角形(此处为顺时针方向),Oa+Ob+Oc=AB=AC=BC=100%A浓度:Oa=Of=CbB浓度:Ob=Od=AcC浓度:Oc=Ba,B,C,A,A浓度:55%B浓度:20%C浓度:25%,二.在成分三角形中具有特定意义的直线平行于三角形某一边的直线:B组元含量不变.通过三角形任一顶点的直线:A,C组元含量比一定.,WA/Wc=Ba1/Bc1=Ba2/Bc2=Ba/Bc=EC/AE,B,C,A,5.2 三元系平衡相的定量法则 问题:如果将两个已知成分的合金熔配到一起,那么,所得到的新的合金 的成分是多少?一.直线法则和杠杆定
2、律直线法则(共线法则):三元合金在两相平衡时,合金的成分点和两个 平衡相的成分点,必须在同一条直线上.利用直线法则和杠杆定律可以计算三元合金中两相平衡时相对的含量.如图所示:W/W=Ob/Oa,举例:,已知：合金P、Q成分分别为：P：WA=60%，WB=20%，WC=20%；Q：WA=20%，WB=40%，WC=40%；P合金质量占新合金R的75%。,解答：RQ/PQ=75%RQ/PQ=R1/Q1R1/Q1=（R1C-20）/（60-20）=0。75R1C=50%同理：R2A=25%R合金成分：WA=50%，WB=25%，WC=25%；,问题:如果将三个已知成分的合金熔配到一起,那么,所得到的
3、新的合金 的成分是多少?二.重心法则 如图:将由N成分的合金分解为、三个相,其成分点分别为D、E、F,则合金N的成分必定位于三个两相平衡的连接线所组成的三角形DEF的重心位置上，而合金的质量和三个相的质量有以下关系：WN Nd=W Dd WN Ne=W Ee WN Nf=W Ff其中，分别代表N合金和、相的质量，这就是三元合金的重心法则。,根据上式可以求出各相的含量：W=Nd/Dd W=Ne/Ee W=Nf/Ff,(),(),(),5.3 三元匀晶相图,概念：三个组元在液态和固态都无限溶解的相图。一.相图分析 温度轴,A、B、C熔点,液相面,固相面,单相区,两相区.,二.三元固溶体合金的结晶过
4、程 合金结晶的蝴蝶形规律.,注意:在同一温度下,尽管三元合金的液相和固相成分的连接线是条水平线,但是,液相和固相成分的变化轨迹不在同一个平面上.,三.等温截面(水平截面):在某一温度下的状态.单相区,两相区,液(固)相等温线(或者称:液(固)相线).,合金O在t1温度下的固相和液相L和含量为:W=nO/mn;WL=mO/mn.,四.变温截面(垂直截面):在不同温度下的状态下的组织变化情况.两种变温截面;单相区,两相区,液(固)相线;凝固过程.,变温截面同二元相图的区别:根据三元固溶体合金结晶时的蝴蝶形规律,在两相平衡时,平衡相的成分点不是落在一个垂直面上.因此,变温截面的液(固)相线不能表示平
5、衡相的成分,不能应用杠杆定律计算相的相对含量.,五.投影图,5.4 三元共晶相图,一.组元在固态完全不溶的共晶相图(一).相图分析液相面（3个）；固相面（1个）；二元共晶点(线3条）；二元共晶面（6个）；三元共晶点(面1个).,三个液相面、六个二元功晶面、一个三元共晶面将相图分成九个相区：液相区：L两相区：（L+A、L+B、L+C）三相区：（L+A+B、L+B+C、L+C+A）三相区：（A+B+C）四相区：（L+A+B+C）,（二）等温截面,(三)变温截面,1.变温截面分析,通过成分三角形顶点的变温截面,(四)投影图,1.投影图分析,3.合金O在室温下的相和组织含量,相含量:WA=Oa1/Aa
6、1 WB=Ob1/Bb1WC=Oc1/Cc1,组织组成物含量:M点时,初晶A的含量:WA=Om/Am三元共晶组织的含量:WA+B+C=Og/Eg二元共晶组织的含量:WA+B=1-(Om/Am)-(Og/Eg),各个区域平衡结晶后的组织,二.组元在固态有限溶解,具有共晶转变的相图,(一)相图分析,1.液相面（3个）,2.固相面3个固溶体相区的固相面1个三元共晶面3个二元共晶转变结束面,3.二元共晶区(3个),4.溶解度曲面（6个）,和两个溶解度曲面:a 点:组元B和C在相中最大溶解度.ao点:组元B和C室温时在相中最大溶解度.,注意:a ao、bbo、cco为溶解度曲面的交线,也是、三相的成分变
7、温线(单变量曲线).,5.相区,4个单相区:6个两相区:4个三相区:1个四相区:,(二)等温截面,二元相图中的相区接触法则对三元相图也适用.,(三)变温截面,三元共晶的典型特征(a)截到四相平衡平面:水平线上：3个三相平衡区；水平线下：一个三相平衡区。(b)截到三相共晶转变的开始面和结束面:顶点朝上的曲边三角形。,(四)投影图,区域划分:,三元共晶投影图特征:液态单变量线走向从高温 到低温.VI区合金结晶过程:L-L+-L+(+)-L+(+)+(+)-L+(+)+(+)+II+II+II,5.5 三元相图总结,一.三元系的两相平衡二.三元系的三相平衡等温截面变温截面,三相平衡反应形式判定方法,
8、三.三元系的四相平衡,说明:四相平衡是由四个成分点构成的等温面,四个成分点既四个相的成分.四相平衡中,任何两个相(任何三个相)也必然平衡.,四相平衡平面与三相区的邻接关系,根据变温截面判断四相反应类型,注意:如果垂直截面不能同时与四个三相区相截,则不能用上面方法.,根据单变量线的位置和温度走向判断四相反应类型,根据液相单变量温度走向判断四相反应类型,例子,5.6 三元合金相图应用举例,一.Fe-C-Si 三元系变温截面,二.Fe-C-Cr三元系等温截面,(一)O点合金(二)C点合金,(三)o点,平衡相含量计算:Wr=oP/CPWc1=(1-Wr)AP/ABWc2=(1-Wr)BP/AB,三.Al-Cu-Mg三元系液相面投影图,四相平衡反应L+S(ET)L+Q S+T(P1)L+S+T(P2)L+T+(Eu),习题,
