三元合金相圖.doc

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1、三元合金相圖工業(yè)上使用的各種材料大多數(shù)是多元合金。多元合金相圖的測定比較復(fù)雜，所得到的相圖也很少，應(yīng)用較多的多元相圖是三元相圖。三元合金相圖由兩個獨(dú)立的成分變量，再加上溫度變量應(yīng)該用立體圖形來表示;由一些空間曲面構(gòu)成相圖。但是實(shí)際所用的三元相圖主要是它們的各種截面圖或投影圖。本章除了學(xué)習(xí)一些典型的立體相圖以外，著重進(jìn)行各種截面圖或投影圖分析?！?－1三元相圖的基本知識一．濃度的表示方法三元合金有兩個組元的濃度是可以獨(dú)立變化的，成分常用三角形中的一個點(diǎn)來表示，稱為濃度三角形。三個頂點(diǎn)代表三個純組元，每個邊是一個二

2、元合金系的成分軸。1.等邊三角形　　　　　　　在★圖9－1濃度三角形中的任意一點(diǎn)（例如Ｏ點(diǎn)）均代表一個三元合金。三個組元的含量按如下規(guī)則確定。過0點(diǎn)作A組元對邊平行線交于AＣ或AB邊于b、e兩點(diǎn)，bC％或Be％分別表示合金0中的含A％；同理可以求出含B％和含C％。三元合金0的成分：　　　　　　　　　　　A%＝Cb％=Be％　　B％＝Ac％=Cf%　　C％＝Ba％=Ad%（或1－A%－B％）　　　　　　　　　　　?。玻渌切巍　‘?dāng)三元合金中各組元含量相差較大時，可以采用其它形式的三角形，否則，合金成分點(diǎn)可能非

3、?？拷贿吇蚰骋豁旤c(diǎn)。當(dāng)某一個組元含量遠(yuǎn)大于其它二組元時，可以采用直角三角形，例如★圖9－２直角三角形ABC。一般把含量最高的組元放在直角位置，兩直角邊則代表其它兩組元的含量。例如01點(diǎn)所代表的三元合金成分　　C％＝Ac1％　　B％＝Ab1%　　A％＝1－A％－B％　　　　當(dāng)某一個組元含量遠(yuǎn)小于其它二組元時，可以采用★圖9－３等腰三角形。一般把含量最高的組元放在底邊位置，兩腰則代表其它兩組元的含量。例如ｘ點(diǎn)所代表的三元合金成分　　C％＝Ac％　　B％＝Ab%　　A％＝Ba％　　　　　3.成分三角形中兩條特殊線濃

4、度三角形中有兩條特殊性質(zhì)的直線　　　　　?。?）過三角形頂點(diǎn)的直線，兩個組元濃度之比為定值。如★圖9-4b中CE線上的任意一個三元合金含A%/B%為定值。(A%/B%=BE/AE)　　?。?）平行于三角形任意一邊的直線，一個組元的濃度為定值。如★圖9-4b中ab線上的三元合金含C％為定值。（＝Bb%或Aa％）　　　　　　　　　　　附：★圖9-4a利用成分三角形網(wǎng)格標(biāo)定合金x成分二．自由焓成分曲面及公切面法則　　二元合金的自由焓－成分關(guān)系表現(xiàn)為一條平面曲線，三元合金的自由焓－化學(xué)成分（兩個變量）關(guān)系表現(xiàn)為一個空間

5、曲面，最簡單情況下為下凹曲面，如★圖9-5三元系的自由焓成分曲面。二元合金平衡相成分用公切線法則確定，且在一定溫度下只有一條公切線。與此類似，三元合金平衡相成分用公切面的切點(diǎn)來確定，但是在一定溫度下兩個曲面公切面不止一個?！飯D9-611公切面法則當(dāng)公切面沿著兩個曲面滾動時，可以得到一系列切點(diǎn)?！⊥还忻嫔蟽蓚€切點(diǎn)之間的連線（公切線）稱為共軛線，這些切點(diǎn)（共軛線端點(diǎn)）的軌跡在濃度三角形內(nèi)的投影就是單相區(qū)與雙相區(qū)的邊界。可以想象在等溫面上雙相區(qū)與單相區(qū)之間的邊界是一條平面曲線，即在一定溫度下組成相的成分不能唯一地

6、確定?！　τ谥付ǔ煞值暮辖?，在一定溫度下只有一個公切面，也即只有一條共軛線。如果能夠確定其中一相的成分或者合金的成分，此時各組成相的成分也就唯一地確定?！　∪嗥胶鈺r，三個曲面的公切面只能有一個。因此在一定溫度下三相成分是唯一確定的,★圖９-8。其中SP也是一條共軛線，因而三相區(qū)的邊界是直線，等溫截面上三相區(qū)是直邊三角形。三相區(qū)以一條直線（共軛線）與兩相區(qū)相鄰，以相成分點(diǎn)與單相區(qū)相鄰。三、三元相圖的直線法則、重心法則和杠桿定律1．直線法則　　根據(jù)以上討論，如果合金O在T1溫度時處于兩相平衡，無論在自由焓-成分

7、關(guān)系圖形還是在濃度三角形中合金成分與兩平衡相成分均位于同一共軛線上。而且合金成分位于兩平衡相成分之間，如★圖9－7所示mon線為共軛線。2．杠桿定律　　在一定溫度下，與二元合金相似利用杠桿定律可求出兩平衡相的重量百分比。例如圖9-7中合金O處于L和α兩相平衡狀態(tài)，兩相的相對量　　　L％＝mo/mn×100％,α％＝no/mn×100％3.重心法則　　重心法則是杠桿定律與直線法則的推廣。如果合金N在某一溫度Ti時處于α、β、γ三相平衡，　且α、β、γ三相的成分分別是D、E、F，三角形DEF為共軛三角形。根據(jù)直線法

8、則，β、γ二相混合物的成分應(yīng)該位于EF線上的一點(diǎn)，而此點(diǎn)應(yīng)位于N與D的延長線上，β、γ二相混合物的成分為d。利用杠桿定律可求出α相的重量百分比　　α％＝Nd/Dd×100％　　β％＝Ne/Ee×100％　　γ％＝Nf/Ff×100％　　如果合金在某一溫度處于三相平衡，合金成分點(diǎn)位于由三個平衡相成分點(diǎn)組成共軛三角形的重心位置。這就是重心法則?！　∪纭飯D9－9三元相圖重心法則。四、三元合金