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1、第五章三元合金相圖5.1三元合金相圖的表示方法5.2平衡相的定量法則5.3三元勻晶相圖5.4固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖5.5三元相圖總結(jié)1、熟悉成分三角形、直線法則和重心法則。2、認識等溫截面、變溫截面和投影圖。3、了解三元勻晶相圖和固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖。本章要求引言工業(yè)使用的金屬材料許多是二元以上的合金，含有三個組元的系統(tǒng)成為三元合金系。第三個組元的加入，不僅會改變原來兩個組元之間的溶解度，而且第三組元可溶入原來的相中改變其性質(zhì)，還可能產(chǎn)生新的相，出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)變，引起材料的組織、性能和相應(yīng)加工工藝的變化。三元合金系的材料在工程中用得也相當普遍，
2、例如合金鋼、鋁鎂銅合金等，所以有必要了解三元系相圖。三元相圖的類型多而復(fù)雜，目前比較完整的三元相圖只測出了十幾種，更多的是關(guān)于三元相圖中的各種截面圖和投影圖。恒壓下，二元系只有兩個獨立變量：溫度和一個成分變量，二元相圖為二維平面圖形。恒壓下，三元系共有三個獨立變量：溫度和兩個成分變量，三元相圖是三維空間的立體圖形，給表達和學(xué)習(xí)帶來困難。純金屬成分固定不變，只有溫度可以改變，所以純金屬自由度數(shù)最多只有1個。對于二元合金，其中一個組元含量確定，合金成分隨即確定（B%=100%-A%），所以合金成分變量只有一個，加上溫度變量，二元合金自由度數(shù)最多有2個。對
3、于三元合金，其中兩個組元含量確定，合金成分隨即確定（C%=100%-A%-B%），所以合金成分變量有兩個，加上溫度變量，三元合金自由度數(shù)最多有3個。恒壓條件下，相律數(shù)學(xué)表達式為：F=C-P+1。5.1三元合金相圖的表示方法一、濃度三角形三元合金組元A、B、C，其成分應(yīng)滿足約束條件：%100=++CBAxxx三元合金有兩個成分變量，表示成分的坐標軸有兩個，這兩個成分坐標軸構(gòu)成一個平面，通常用成分三角形表示。常用的成分三角形有直角三角形、等腰三角形或等邊三角形，統(tǒng)稱為濃度三角形。最常用的成分三角形是等邊的成分三角形。等邊三角型+順時針坐標BCA←A%B%
4、↗C%↘成分三角形的三個頂點代表三個組元A、B、C，三角形的三個邊AB、BC、CA（長度定為0～100%）分別表示三個二元系(A—B系、B—C系、C—A系)的成分。三角形內(nèi)任意一點都代表三元合金系的某一成分。按順時針方向，在濃度三角形內(nèi)給定點O，分別作A、B、C頂點所對應(yīng)的邊BC、CA、AB的平行線(Oa、Ob、Oc)，與三條邊分別相交于a、b、c點，則A、B、C組元的濃度為：WA=Ca=OcWB=Ab=OaWC=Bc=Ob注：Oa+Ob+Oc=1O三元合金O點成分的求法：為了使用方便，往往在成分三角形內(nèi)用平行線畫出網(wǎng)格，在三角形的邊上標注上數(shù)值，數(shù)
5、值標注經(jīng)常采用順時針方向。圖中X點成分讀數(shù)為：55%A－20%B－25%C。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘I舉例：確定合金I的成分。I點：A%=20%B%=50%C%=30%舉例：在成分三角形中標出成分為50%A+20%B+30%C的合金。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘二、成分三角形中具有特定意義的線(1)平行于成分三角形某一條邊的直線。(2)通過成
6、分三角形某一頂點的直線。BCA←A%B%↗C%↘（1）平行于成分三角形某一條邊的直線PQ凡成分點位于該直線的各三元合金，它們所含與該線對應(yīng)頂角代表的組元（B）的質(zhì)量分數(shù)（濃度）均相等。對角組元濃度值相等——等濃度規(guī)則（或等量規(guī)則）。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘II點：20%A-50%B-30%C。III點：20%A-20%B-60%C。IIIII舉例：確定合金II和III的成分。BCA←A%B%↗C%↘Da1′a2′c2c1（2）通過成分三角形某一
7、頂點的直線a1a2FE通過成分三角形某一頂點的直線，位于該線上的所有三元合金，含另外兩個頂點所代表的兩組元的質(zhì)量分數(shù)（濃度）的比值是恒定的。兩組元質(zhì)量分數(shù)（濃度）的比值為恒定值——等比例規(guī)則（等比規(guī)則）。acABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘舉例：繪出C/B＝1/3的合金。三、三元相圖的特點三元合金系含有三個組元，恒壓下，三元相圖是以溫度變量為縱軸，兩個成分變量為橫軸的三維空間圖形，由一系列空間曲面及平面將三元相圖分隔成許多相區(qū)。三元相圖的基本特點：(1
8、)完整的三元合金相圖是三維立體模型，主要由曲面構(gòu)成；(2)三元系中可以發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變，四相平衡區(qū)是恒溫水平
