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1、浓度三角形为等边三角形。顶点代表纯组元A A、B B、C C。三边表示相应的二元合金；按顺时针或逆时针方向标注合金成分；三角形内任意一点x x的三组元成分确定：过x x点分别做三边的平行线，分别截取wA=Cb,wB=Ac,wC=Ba。Cb+Ac+Ba=AB=BC=CA=1相应地也可以根据合金成分确定合金在相图中的位置。例如图中的x x点则表示其成分为55%A55%A20%B20%B25%C25%C。6.1 6.1 概述 1 1 1 1、三元相图成分表示方法、三元相图成分表示方法-浓度三角形浓度三角形第1页/共52页2 2、浓度三角形的基本性质等含量规则：平行于一边的直线上所有点，表示这个边对应
2、顶点的组元含量均相等；等比例规则：过一顶点的直线上所有点，表示另两个顶点代表的两组元的含量比为一定值。背向规则：过一组元的直线上所有的点，离该组元越远，改组元越少，而其他两组元成分比例不变。第2页/共52页3 3、三元相图的表示方法以水平浓度三角形表示成分，以垂直浓度三以水平浓度三角形表示成分，以垂直浓度三角形的纵轴表示温度，三元相图是一个三角角形的纵轴表示温度，三元相图是一个三角棱柱的空间图形。一般由实验方法测定。棱柱的空间图形。一般由实验方法测定。但由于形状复杂，多采用等温截面、垂直截但由于形状复杂，多采用等温截面、垂直截面和投影图来表示和研究。面和投影图来表示和研究。等温截面是平行于浓度
3、三角形在三元空间图形上所取的界面。表示一定温度下不同合金所处相的状态，不同温度的等温截面可分析三元合金中随温度发生的变化。垂直截面沿一组分特性线所截取的垂直截面，可分析处于该成分特性线的一组三元合金在不同温度下相的状态及其他变化。投影图是相图中各类相界面的交线在浓度三角形的投影，判断三元合金的各类反应并分析结晶过程。第3页/共52页4、直线法则、杠杆定律及重心法则（1）杠杆定律及直线法则：当两个组成已知的三元混合物混合成一个新混合物时，则新混合物的组成点必在两个原始混合物组成点的连线上，且位于两点之间，两个混合物的质量之比与它们的组成点到新混合物组成点之间的距离成反比，称为三元系统的杠杆规则；
4、适用于两相平衡的情况第4页/共52页CO M ABN MONNOMWAWBWC(a)(b)MNO点在一条直线上证明：任取两组元在相变前后质量相等 适用于两相平衡的情况第5页/共52页当给定合金在一定温度下处于两相平衡时，若其中一相的成分给定，另一相的成分点必在已知相成分点与合金成分点连线的延长线上；若两平衡相的成分点已知，合金的成分点必然位于两个已知成分点的连线上。第6页/共52页 把M、N、Q三相混合，要得到新相点P，可采用下述方法：根据杠杆规则先将M和N混合成S，S相的组成点必定在MN连线上，且在M和N之间，具体位置要根据M、N的相对含量而定；接着把S和Q混合得到P相。即MNS，SQP。综
5、合两式，所以MNQP表明P相可以通过M、N、Q三相合成而得。反之，从P相可以分解出M、N、Q三相。P点所处的这种位置称为重心位置。(2)重心法则第7页/共52页(2)(2)重心法则重心法则BCA A%B%C%efd 适用于三相平衡的情况R第8页/共52页（2）重心法则 适用于三相平衡的情况重心位置交叉位置共轭位置M+Q+N=PM+N-Q=PM-N-Q=P第9页/共52页6-2 6-2 三元匀晶相图相图分析 水平截面图 垂直截面图 投影图合金的平衡冷却凝固过程第10页/共52页三元匀晶相图分析 形成条件：三组元在液态和固态都能无限互溶。空间形貌：三棱柱体的相图，三个侧面为两两组成的三个二元匀晶相
6、图，内部有两个曲面将相图分为三个区间。点：在三组元的上方有三个点a a、b b、c c分别为三组元的熔点。曲面：上面的曲面称为液相面，下面的曲面称为固相面。相区：液相区液相面之上；固相区固相面以下；两相区液相面和固相面之间包围的区间L L。第11页/共52页冷却结晶过程平衡规律三元匀晶的凝固结晶过程中，尽管液相的成分变化在液相面上，轨迹是一曲线，但这条曲线并不在一个平面上，是一条空间曲线；同样固相的成分变化也是在固相面上的一空间曲线。匀晶合金凝固过程中在每一温度下平衡都有对应的连接线，将这些连接线投影到成分平面上，为一系列绕成分点O O旋转的线段，O O点分连接线两线段的比随结晶过程在不断变化
7、，得到的图形类似一只蝴蝶，称之为固溶体合金结晶过程中的蝴蝶形迹线。迹线的外缘曲线就是结晶过程液、固成分变化曲线的投影。第12页/共52页第13页/共52页水平截面图(等温截面)那么m m、n n、o o点必然共一直线，成分为O O的合金得到的两平衡相的相对数量比为：当温度一定，可以在等温截面图上来分析，材料的成分o o若处在两相区，这时系统达到平衡(即稳定)状态，平衡的液相成分应在空间的液相面上，在等温截面图的液相线上，同样平衡的固相的成分点在截面图的固相线上，如图中的m m、n n两点。第14页/共52页水平截面图连接线连接线上各成分的合金在该温度下平衡的两相成分为连接线两端点的成分。液相线
8、上每一点对应的液体都有固定的固相与之平衡，即在液相线上每一点在固相线上都有一个与之对应的点，所以把这两条线称为共轭线。在一定温度下，同一成分的合金有固定的平衡相，所以连接线不可能相交。在给定的温度下，两平衡相的成分之间的连接线段称为连接线。上述的线段mnmn就是连接线。第15页/共52页水平截面图在给定温度下，平衡的液相和固相之间，低熔点的组元在液相中的分数应高于在固相中的分数。因此在连接线中任取一点，过该点和成分三角形的某一顶点连接一直线，则连接线的两端点在这直线的两边，其中液相点应在直线分隔的另两组元的低熔点那一边。ed第16页/共52页垂直截面图(变温截面)截面形状：截面与液相面和固相面
9、相交，得到两条曲线，分别称为液相线和固相线。一般情况所为两边开口，如果截面过某一组元的成分点则有一边是闭合，这两曲线将图形分为三个区域，即L L、L L、。第17页/共52页垂直截面图内容 截面过分析合金的成分点，不同温度下该成分在图中为一垂直线，垂线和两曲线的交点即为合金凝固开始和结束温度，曲线给出了冷却过程经历的各种相平衡，即清楚表达了凝固冷却过程，和冷却曲线有完好的对应关系。固溶体凝固时，液相和固相的成分变化是空间曲线，并不都在截面上，所以这是液相线和固相线的走向不代表它们的成分变化，尽管形状类似二元相图，但这里不能应用杠杆定律来分析平衡相的成分和数量关系。第18页/共52页 一、组元在
10、固态互不相溶的共晶相图 6-3 三元共晶相图三元共晶相图 线：三相共晶线液相面交线 二元共晶面交线液相单变量线液相区与二元共晶面交线（1 1）相图分析）相图分析点：点：熔点、二元共晶点熔点、二元共晶点 三元共晶点。三元共晶点。第19页/共52页（1）相图分析 面：液相面：3个 两元共晶面：6个 三元共晶面：1个 区：单相区：4个 两相区：3个 三相区：4个 四相区：1个6-3 三元共晶相图三元共晶相图 一、组元在固态互不相溶的共晶相图第20页/共52页（1）相图分析 区：单相区：4个 两相区：3个 三相区：4个 四相区：1个 6-3 三元共晶相图三元共晶相图 第21页/共52页第22页/共52
11、页（2）结晶过程第23页/共52页（2）投影图第24页/共52页（2）结晶过程 分析O点合金的凝固过程，确定室温组织，计算室温组织组成物的相对量。（杠杆定律与重心法则）第25页/共52页第26页/共52页（3）典型合金室温组织第27页/共52页 组元在固态互不相溶的共晶相图 （2）垂直截面图 O点合金的室温组织A+(A+C)+(A+B+C)6-3 三元共晶相图三元共晶相图 第28页/共52页第29页/共52页第30页/共52页第31页/共52页第32页/共52页第33页/共52页凝固过程：冷却到1点开始凝固出初晶A,从2点开始进入L+A+C的三相平衡区,发生 的共晶转变，形成二相共晶(A+C)
12、,3点在三相共晶平面上，冷却至此点发生 的四相平衡共晶转变,形成三相共晶(A+B+C)。其室温组织为：初晶A+二相共晶(A+C)+三相共晶(A+B+C)第34页/共52页（3）水平截面图第35页/共52页第36页/共52页三相共晶平衡区的三元相图相图分析：线：三条单变量曲线液相面交线 两相共晶线 面：2个液相面 3个固相面 2个固溶面 2个三相共晶面 区：3个单相区 3个两相区 1个三相区第37页/共52页各线、面、区在投影图中的位置相图分析：线：三条单变量曲线液相面交线 两相共晶线 面：2个液相面 3个固相面 2个固溶面 2个三相共晶面 区：3个单相区 3个两相区 1个三相区投影图分析第38
13、页/共52页合金结晶过程第39页/共52页合金室温组织a、b单变量线间：La+b成分点位于a相单变量线投影线与 L相单变量线投影线之间，其初生相为a，凝固结束时的组织为初晶a+共晶（a+b）；成分点位于b相单变量线投影线与L相单变量线投影线之间，其初生相为b，凝固结束时的组织为初晶b+共晶（a+b）；成分点位于 L相单变量线投影线上的材料，没有初生相，凝固后的组织为共晶（a+b）。成分点位于a c与a0c0间,平衡组织为a+bII。成分点位于bd与曲b0d0间,平衡组织为b+aII。成分点位于曲线a0c0与边AC 之间，平衡组织为a；成分点位于曲线b0d0与B点之间，组织为b。第40页/共52
14、页第41页/共52页a,b,g 三个有限固溶体单相区分布在3个棱角处；这三个单相区之间是以这三个单相区两两组合形成的a+b,b+g,g+a三个两相区；四相区是水平的三角形；四相区上面是3个含液相的三相区,它们的形状都是楔形的三棱柱,分别上起自三条二元共晶线,下底坐在四相区平面上,其底面个三角形；另外的三个含液相的两相区，也位于液相与其相应的单相区之间；四相区平面的下部是三个固相组成的三相区,其形状是一个三棱台。第42页/共52页固态有限互溶的三元共晶相固态有限互溶的三元共晶相图图第43页/共52页三元共晶相图水平截面图三元共晶相图水平截面图第44页/共52页三元共晶相图综合投影图三元共晶相图综合投影图第45页/共52页三元共晶相图三元共晶相图第46页/共52页三元共晶、包晶相图比较三元共晶、包晶相图比较第47页/共52页第48页/共52页第49页/共52页第50页/共52页第51页/共52页感谢您的观看。第52页/共52页