第三章二元合金相圖

1、第3章 合金的結(jié)晶3.1 固態(tài)合金中的相與組織3.2 二元合金相圖的建立3.3 幾種典型二元合金相圖3.4 相圖與合金性能的關(guān)系 3.5 三元合金相圖簡介 合金：一種金屬元素同另一種或幾種其它元素結(jié)合所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。碳鋼和鑄鐵是鐵和碳組成的合金，黃銅是銅和鋅組成的合金。 組元：組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)。組元可以是金屬、非金屬，也可以是穩(wěn)定的化合物。由兩個組元組成的合金稱為二元合金，三個組元組成的叫三元合金，多個組元組成的叫多元合金。 工程上常用的鐵碳合金就是二元合金。3.1固態(tài)合金中的相與組織 相：在金屬或合金中，凡化學成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其他部分分開的均勻組成部

2、分。 相分為固溶體和金屬化合物兩大類。如果合金是由化學成分、晶體結(jié)構(gòu)都相同的同一種晶粒組成，則屬于由同一種相構(gòu)成，稱為單相合金；如果合金由化學成分、晶體結(jié)構(gòu)不相同的幾種晶粒組成，則合金由這幾種相構(gòu)成，稱為多相合金。 3.1固態(tài)合金中的相與組織 組織：把金屬材料的金相試樣放在金相顯微鏡下觀察，所看到的內(nèi)部的微觀形貌稱為組織。組織由相構(gòu)成，相是組織的基本組成部分，相的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布方式不同，則形成的組織不同。 不同的組織對應不同的性能，因此，在生產(chǎn)上可以通過控制化學成分和工藝過程來得到不同的組織，從而獲得不同的性能。3.1固態(tài)合金中的相與組織(a) c= 0.2% (b) c=0.77%圖

3、3-1不同含碳量的鐵碳合金的平衡組織3.1固態(tài)合金中的相與組織組成相都是鐵素體和滲碳體，但組織不同。圖3-2 粒狀珠光體3.1固態(tài)合金中的相與組織同樣是含碳量0.77%的鋼，經(jīng)過熱處理后，組織形態(tài)完全不同，性能也發(fā)生很大變化。3.2 二元合金相圖的建立 3.2.1 二元相圖的表示方法 3.2.2 二元合金相圖的測定方法 3.2.2 杠桿定律 3.2.1二元相圖的表示方法圖3-3 二元相圖的表示方法 合金的狀態(tài)由合金的成分和溫度決定，對于二元合金，通常用橫坐標表示成分，縱坐標表示溫度。 在成分溫度坐標平面上的任一點的坐標值表示一個合金的成分和溫度。A點合金的成分為wNi40%、wCu60%；B點

4、表示成分為wNi60%、wCu40%的合金1000 時為單相固溶體；C點表示含wNi30%、wCu70%的合金在1200時 處于液相L和固相兩相共存狀態(tài)。 3.2.1二元相圖的表示方法 相圖大部分是根據(jù)實驗方法測定的，測定方法也很多，以CuNi合金為例，說明用熱分析法測定二元合金相圖的過程。 （1）首先配制一系列不同成分的CuNi合金，合金的數(shù)目越多，測得的相圖就越精確。選取純銅、鎳含量wNi30%、50%、70%的CuNi合金及純鎳。 （2）用熱分析法分別測出各合金從液態(tài)到室溫的冷卻曲線。3.2.2二元合金相圖的測定方法3.2.2二元合金相圖的測定方法 圖3-4熱分析法測得的CuNi合金相圖

5、 （3）找出各合金冷卻曲線上的相變點。純銅和純鎳的結(jié)晶過程中，由于放出的結(jié)晶潛熱，能使結(jié)晶保持在恒溫下進行，冷卻曲線上有一個平臺，只有一個相變點。其它合金的冷卻曲線都有兩個轉(zhuǎn)折點（相變點），一個是結(jié)晶開始點，一個是結(jié)晶終了點，表明合金是在一個溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的。3.2.2二元合金相圖的測定方法 （4）將各個合金的相變點分別標注在橫坐標為成分、縱坐標為溫度的平面圖中相應的合金線上。 （5）將所有的結(jié)晶開始點連線，稱為液相線，再將所有結(jié)晶終了點連線，稱為固相線，這樣就獲得了CuNi合金相圖。 配制合金的數(shù)目、金屬的純度、冷卻速度及實驗設(shè)備等因素都會影響測定精度。3.2.2二元合金相圖的測定方法 由C

6、uNi合金相圖可以看出，液相線以上所有合金都處于液態(tài)。固相線以下，所有合金都結(jié)晶完畢，處于固態(tài)。在液相線和固相線之間，表示合金在結(jié)晶過程中，處于液相和固相兩相共存狀態(tài)。在單相區(qū)內(nèi)，相的成分就是合金的成分，相的質(zhì)量就是合金的質(zhì)量。在兩相區(qū)內(nèi)，由于合金處在結(jié)晶過程中，兩相的成分及相對含量都在不斷變化。某一成分的合金，在某一溫度下，兩相的成分是可以確定的，兩相的質(zhì)量比也是一定的。 3.2.3 杠桿定律1.平衡相成分的確定3.2.3 杠桿定律成分為b的合金在T1溫度下處于液相L和固相兩相共存狀態(tài)，如何確定T1溫度下液相L和固相的成分呢？平衡相成分的確定：過溫度T1做水平線，分別交液相線和固相線于a點和

7、c點，則a點和c點在成分坐標軸上的投影點即對應為液相L和固相的成分。 3.2.3 杠桿定律 3.2.3 杠桿定律式中: QL 液相的質(zhì)量； Q 固相的質(zhì)量； bc、ab線段長，用成分坐標上的數(shù)值來度量。 2.平衡相相對含量的確定 在兩相平衡區(qū)內(nèi)，溫度一定時，兩相的質(zhì)量比是一定的。 兩相的相對含量可用（3-1）式來表達：（3-1）式可寫成QLab= Qbc，形式上與力學中的杠桿定律相似，因此稱為杠桿定律，杠桿的支點為合金的成分點，杠桿的兩個端點為給定溫度時兩相的成分點。液相和固相在合金中所占的質(zhì)量分數(shù)： 運用杠桿定律時要注意，它只適合于相圖中的兩相區(qū)，并且只能在平衡狀態(tài)下使用。3.2.3 杠桿定

8、律3.3 幾種典型二元合金相圖 3.3.1 二元勻晶相圖 3.3.2 二元共晶相圖 3.3.3 二元包晶相圖 3.3.4 二元共析相圖 3.3.5 組元間形成穩(wěn)定化合物的相圖 二元勻晶相圖：兩組元不但在液態(tài)無限互溶，而且在固態(tài)也無限互溶的二元合金系所形成的相圖。 具有這類相圖的二元合金主要有Cu-Ni、Fe-Cr、Ag-Au等。在這類合金中，結(jié)晶時都是從液相結(jié)晶出單相固溶體，這種結(jié)晶過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變，幾乎所有的二元合金相圖都包含勻晶轉(zhuǎn)變部分。 3.3.1 二元勻晶相圖 相圖分析相圖只有兩條線，上面一條是液相線，下面一條是固相線。液相線以上是液相區(qū)L，固相線以下是固相區(qū)，液、固相線之間是液、固兩

9、相共存區(qū)L+。3.3.1 二元勻晶相圖圖3-6二元勻晶相圖（Cu-Ni合金） 3.3.1 二元勻晶相圖分析合金平衡結(jié)晶過程 平衡結(jié)晶是指在極緩慢條件下進行的結(jié)晶。t1點溫度以上都是液相L，緩慢冷卻至t1點，從液相中開始結(jié)晶出固溶體，此時液相、固相成分分別為L1點和1點在成分坐標上的投影，因為剛結(jié)晶，因此基本上全部是液相。繼續(xù)緩慢冷卻到t2溫度，原子經(jīng)過充分擴散，液相、固相成分分別為L2點和2點在成分坐標上的投影，固相的質(zhì)量增加，液相的質(zhì)量減少。 3.3.1 二元勻晶相圖到達t3點，全部結(jié)晶完了，獲得與原合金成分相同的單相固溶體?？梢姡Y(jié)晶過程中液相成分沿液相線變化，固相成分沿固相線變化，同時液

10、相的相對質(zhì)量逐漸減少，固相的相對質(zhì)量逐漸增加。 圖3-7 二元勻晶合金平衡結(jié)晶過程示意圖 3.3.1 二元勻晶相圖枝晶偏析 合金的平衡結(jié)晶是在一定溫度范圍內(nèi)進行的，隨著溫度緩慢下降，原子充分擴散。如果冷卻速度較快，原子擴散不能充分進行，則會形成成分不均勻的固溶體。先結(jié)晶的樹枝晶軸含高熔點的組元（Ni）較多，后結(jié)晶的樹枝晶枝干含低熔點的組元（Cu）較多，造成一個晶粒內(nèi)部化學成分不均勻的現(xiàn)象，稱為枝晶偏析。3.3.1 二元勻晶相圖擴散退火 枝晶偏析會降低合金的力學性能和工藝性能，生產(chǎn)上常采用擴散退火來消除其影響，即把鋼加熱到高溫（低于固相線100左右），進行長時間保溫，使原子充分擴散，從而獲得成分

11、均勻的固溶體。3.3.2 二元共晶相圖二元共晶相圖 二元合金系中的兩組元在液態(tài)時無限互溶，在固態(tài)時有限互溶，并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖，稱為二元共晶相圖。 具有這類相圖的二元合金系主要有Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Al-Si等。下面以Pb-Sn相圖為例，分析共晶相圖。3.3.2 二元共晶相圖1.相圖分析 圖3-8二元共晶相圖（Pb-Sn合金） 3.3.2 二元共晶相圖TB共晶反應成分在DE之間的合金，在三相共存水平線對應的溫度下將發(fā)生一種轉(zhuǎn)變，即B點成分的液相LB同時結(jié)晶出D點成分的D相和E點成分的E相，轉(zhuǎn)變的反應式為： 這種由一種液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種固相的反應叫做共晶反應，所生成的兩

12、相混合物叫共晶體（或共晶組織），B點是共晶點。3.3.2 二元共晶相圖 相圖中有兩條重要的曲線，DF線為相的固溶度（即錫Sn在鉛Pb中的溶解度）曲線，EG線為相的固溶度（即鉛Pb在錫Sn中的溶解度）曲線。隨著溫度下降，固溶體的固溶度降低，相中的錫Sn以相的形式析出，為了區(qū)別于從液相中結(jié)晶出的相，稱為二次，寫作。同樣，相中的鉛Pb以相的形式析出，稱為二次，寫作。3.3.2 二元共晶相圖（1）合金（FD間的合金）的平衡結(jié)晶過程 液態(tài)合金冷卻到1點時，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，從液相中開始結(jié)晶出相，隨著溫度下降，液相成分沿液相線變化，固相成分沿固相線變化，結(jié)晶出的相逐漸增多，液相逐漸減少，到2點全部結(jié)晶成相。2

13、3溫度范圍內(nèi)，相不發(fā)生變化。從3點開始，Sn在相中的溶解度達到飽和，隨著溫度下降，相的溶解度沿DF線逐漸減小，Sn以的形式從相中析出，到室溫時組織為+。3.3.2 二元共晶相圖合金的平衡結(jié)晶過程示意圖 成分位于EG之間的合金，其結(jié)晶過程與FD間的合金類似，室溫組織為：+。3.3.2 二元共晶相圖（2）合金（共晶合金）的平衡結(jié)晶過程 液態(tài)合金冷卻到1點（共晶溫度），在恒溫下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，LB （D+E），生成共晶體。共晶轉(zhuǎn)變完成后，隨著溫度下降，D和E固溶度逐漸減小，從中析出，從中析出，但析出的和量不多，而且和從液相中析出的、混在一起，在顯微鏡下難以分辨，一般不予考慮，因此室溫組織為：（+）共晶

14、組織。3.3.2 二元共晶相圖圖3-10 合金（共晶合金）的平衡結(jié)晶過程示意圖 3.3.2 二元共晶相圖（3）合金(DB之間的合金,即亞共晶合金)的平衡結(jié)晶過程 液態(tài)合金冷卻到1點時，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，從液相中開始結(jié)晶出固溶體，把這種從液相中直接析出的固溶體稱為初晶。當溫度降至接近2點時，組織為液相L與初晶混合物。當溫度降至2點時，液相L將發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，LB (D+E),初晶保持不變。溫度繼續(xù)下降，初晶固溶體的溶解度逐漸減3.3.2 二元共晶相圖 成分在BE之間的合金稱為過共晶合金，其平衡結(jié)晶過程與亞共晶合金類似，室溫組織為 +（D+E）。小，從初晶中析出,同時從共晶體(D+E)中析出的和不予考慮

15、，因此室溫組織為：初晶+（D+E）3.3.2 二元共晶相圖圖3-11 合金的平衡結(jié)晶過程示意圖 3.3.3 二元包晶相圖二元包晶相圖 二元合金系中的兩組元在液態(tài)時無限互溶，在固態(tài)時有限互溶，并發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變的相圖，稱為二元包晶相圖。具有這類相圖的二元合金系主要有Pt-Ag、Sn-Sb等。下面以Pt-Ag相圖為例，簡要分析包晶相圖。3.3.3 二元包晶相圖圖3-12 二元包晶相圖（Pt-Ag合金）3.3.3 二元包晶相圖 1.相圖分析 ABC為液相線，ADEC為固相線。 相圖中有三個基本相：、和液相L。是銀Ag溶于鉑Pt中的固溶體，是鉑Pt溶于銀Ag中的固溶體，液相L是Pt與Ag形成的液溶體。三個

16、基本相對應相圖上三個單相區(qū)，單相區(qū)之間有三個兩相區(qū)：L+、L+和+。一條水平線DEB對應L、三相共存區(qū)。3.3.3 二元包晶相圖包晶反應 成分在DBE之間的合金，在三相共存水平線對應的溫度下（tE）將發(fā)生一種轉(zhuǎn)變，即B點成分的液相LB和D點成分的D相反應生成E點成分的E相，轉(zhuǎn)變的反應式為：這種由一種液相與一種固相在恒溫下反應生成另一種固相的反應叫做包晶反應，E點是包晶點。3.3.3 二元包晶相圖 2.合金的結(jié)晶過程（1）合金(包晶點合金)的平衡結(jié)晶過程 液態(tài)合金冷卻到1點時，發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變，從液相中開始結(jié)晶出相，隨著溫度下降，液相成分沿液相線變化，固相成分沿固相線變化，結(jié)晶出的相逐漸增多，液相逐

17、漸減少；當溫度降至接近2點(包晶點)時，合金由L相和相組成；在2點溫度，合金在恒溫（tE）下發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，LB +DE，得到相。3.3.3 二元包晶相圖 溫度繼續(xù)下降，相的固溶度沿EG線減小，從相中析出。因此，合金的室溫組織為 +。 圖3-14 合金的平衡結(jié)晶過程示意圖 3.3.3 二元包晶相圖（3）合金（EB之間的合金）的平衡結(jié)晶過程 液態(tài)合金冷卻到1點時，從液相中開始結(jié)晶出初晶相；當溫度冷卻至接近2點時，合金由LB 相和D相組成，與合金相比，L相的相對量較多，相的相對量較少。當溫度降至2點時，LB+DE，合金發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，由于相的相對量較少，使得液相有剩余，因此，包晶轉(zhuǎn)變完成時合金的組織為

18、 E+L。3.3.3 二元包晶相圖溫度降至23點之間，合金進行勻晶轉(zhuǎn)變，從L相中析出相，當溫度降至3點，液相全部轉(zhuǎn)化為相，此時合金全部由相組成。溫度降至34之間，相不變化。當溫度降至4點，相的固溶度將隨著溫度下降而沿著EG線逐漸減小，從相中不斷析出。因此，合金的室溫組織為 +。3.3.3 二元包晶相圖 圖3-15 合金的平衡結(jié)晶過程示意圖 3.3.4 二元共析相圖一種固相在恒溫下轉(zhuǎn)變成另外兩種固相，這種轉(zhuǎn)變叫做共析轉(zhuǎn)變。左圖下半部分是共析相圖，它與共晶相圖相似，不同之處在于共晶轉(zhuǎn)變的反應相是液相，共析轉(zhuǎn)變的反應相是固相，共析組織比共晶組織細密。圖3-16二元共析相圖 3.3.5 組元間形成穩(wěn)定

19、化合物的相圖 在有些二元系合金中，組元間能形成多個穩(wěn)定的化合物，化合物具有一定的熔點，在熔點以下保持固有結(jié)構(gòu)而不發(fā)生分解，這樣就可將相圖分解成多個簡單相圖來進行分析。組元間能形成穩(wěn)定化合物的二元系有Mg-Si、Mg-Cu、Cu-Ti等。3.3.5 組元間形成穩(wěn)定化合物的相圖 圖3-17 Mg-Si合金相圖 3.4 相圖與合金性能的關(guān)系 1.相圖與合金使用性能的關(guān)系相圖與合金在平衡狀態(tài)下的使用性能之間有一定的聯(lián)系。圖3-18表示具有勻晶、共晶相圖的合金，其使用性能隨成分變化的一般規(guī)律。對于單相固溶體合金，強度、硬度隨溶質(zhì)溶入量的增加而提高，塑性隨溶質(zhì)溶入量的增加而降低。這是由于固溶體中溶質(zhì)原子的

20、溶入造成晶格畸變，阻礙位錯運動，產(chǎn)生固溶強化的結(jié)果。固溶強化是金屬強化的主要途徑之一。 1.相圖與合金使用性能的關(guān)系對于兩相混合物組成的合金，當兩相的大小、分布都比較均勻時，合金的力學性能和物理性能與成分的關(guān)系呈直線變化，合金的某些性能可以用兩個組成相的性能的算數(shù)平均值估算。如硬度式中HB、HB分別為相、相的硬度； w、w分別為相、相的質(zhì)量百分數(shù)。1.相圖與合金使用性能的關(guān)系1.相圖與合金使用性能的關(guān)系強度對組織較敏感，與組成相的形態(tài)有很大關(guān)系。組織越細密，強度、硬度將偏離直線關(guān)系而出現(xiàn)峰值，如圖（b）中的虛線所示3.4 相圖與合金性能的關(guān)系 合金的流動性、縮孔、熱裂傾向影響鑄造性能，這些因素

21、取決于成分間隔與溫度間隔，即相圖上液相線與固相線之間的水平距離與垂直距離，距離越小，合金的鑄造性能越好2.相圖與合金鑄造性能的關(guān)系圖3-19合金的鑄造性能與相圖的關(guān)系鑄造合金常選共晶點附近成分的合金。3.5 三元合金相圖簡介 在工業(yè)生產(chǎn)中應用的金屬材料很多是三元合金或多元合金。由于組元間的相互作用復雜，不能簡單地由二元合金的性能去推斷三元合金的性能，因為在二元合金中加入第三組元后，會改變原合金組元間的溶解度，甚至會產(chǎn)生新的組成相，因此，這些合金的組織、性能、加工及處理工藝通常都不同于二元合金。只有當?shù)谌M元含量很少或其影響很小時，才可以先以二元合金相圖為基礎(chǔ)進行研究，然后再考慮第三組元的影響。

22、 在多元合金相圖中，三元合金相圖是最簡單且較易測定的一種，但與二元合金相圖相比，三元合金相圖的類型多而復雜，至今比較完整的三元合金相圖只測出了十幾種，實際使用的往往是三元相圖中某些有用的截面圖和投影圖。下面簡單介紹三元合金相圖的表達和使用方法。3.5 三元合金相圖簡介 1.三元合金相圖的表示方法 三元合金任意兩個組元的含量確定后，第三個組元的含量就隨之確定了。因此，常壓下，三元合金相圖的變量有三個，一個是溫度，其他兩個是三元合金兩個組元的成分。三元合金的成分可以由兩個成分坐標軸確定，兩個坐標軸構(gòu)成一個平面，溫度坐標軸垂直于成分坐標軸所在平面，形成了三維立體的三元合金相圖。3.5 三元合金相圖簡

23、介等邊三角形的三個頂點A、B、C分別代表三個組元，三角形的三條邊分別代表A-B、B-C、C-A三個組元中兩兩組成的二元系合金的成分，三角形內(nèi)的任一點O就代表一定成分的三元合金。 3.5 三元合金相圖簡介在三元相圖中，表示成分的坐標軸通常采用等邊三角形表示，稱為成分三角形。圖3-20 成分三角形 根據(jù)等邊三角形的幾何性質(zhì)：由等邊三角形內(nèi)任一點作三邊的平行線，所得三條線段之和等于等邊三角形的邊長。因此，可得：Oa+Ob+Oc=AB=BC=CA。3.5 三元合金相圖簡介設(shè)等邊三角形ABC的三條邊AB、BC、CA按順時針方向分別代表三組元B、C、A的含量，自O(shè)點引平行于三角形三邊的三條線段Oa、Ob、

24、Oc，分別交BC、CA、AB于a、b、c點。由圖可知，Oa=Cb、Ob=Ac、Oc=Ba，則三組元A、B、C的含量分別為Cb、Ac、Ba，組元含量一般按順時針方向標注。3.5 三元合金相圖簡介三角形的邊長代表合金的總量100%，Oa、Ob、Oc代表合金O中三組元A、B、C的含量。為了方便使用，通常在成分三角形內(nèi)畫出平行于成分坐標的網(wǎng)格，如圖3-21所示，可以方便迅速地讀出成分三角形內(nèi)任一點三元合金的成分。如x點合金的成分為含wA55%，含wB20%，含wC25%。3.5 三元合金相圖簡介圖3-21 有網(wǎng)格的成分三角形在BE線上各點所代表的合金中，A組元與C組元的含量之比為定值，即 = =3.5

25、 三元合金相圖簡介通過等邊三角形某一頂點的直線上的三元合金，其所含的由另外兩頂點所代表的兩組元的含量之比為定值。 2.三元系平衡相的定量法則 當三元系合金處于兩相平衡或三相平衡時，可用直線法則、杠桿定律和重心法則來確定和計算各相的成分及相對含量。3.5 三元合金相圖簡介圖3-23 直線法則和杠桿定律3.5 三元合金相圖簡介三元系中某合金O處于兩相平衡狀態(tài)時，這兩相的成分點分別為a、b，則a、b、O三點一定在一條直線上，且O點位于a、b點之間,這就是直線法則。兩平衡相的質(zhì)量之比為：這就是三元合金相圖的杠桿定律。當成分為N的三元合金處于、三相平衡時，三個相的成分點分別為D、E、F，則合金的成分點必

26、定位于DEF的重心，且合金的質(zhì)量WN與、三相的質(zhì)量W、 W 、 W 之間的關(guān)系為： 三元合金的重心法則3.5 三元合金相圖簡介三元合金中，若任意兩組元在液態(tài)和固態(tài)都可以無限互溶，則三元合金也可液態(tài)和固態(tài)均無限互溶，這樣合金的相圖稱為三元勻晶相圖。Fe-Cr-V、Au-Ag-Pd、Cu-Ni-Mn等三元系都具有這樣的相圖。3.5 三元合金相圖簡介3.三元勻晶相圖 圖3-25 三元勻晶相圖 三棱柱體的底面ABC是成分三角形，三個組元為A、B、C，三條垂線是溫度軸，tA、tB、tC 分別為三個組元的熔點，三棱柱體的三個側(cè)面是組元間形成的三個二元勻晶相圖，3.5 三元合金相圖簡介（1）相圖分析 圖3-

27、25 三元勻晶相圖 它們的液相線和固相線分別連接成三元相圖的兩個空間曲面：位于上方的上凸的曲面是液相面，液相面以上是液相區(qū)域；位于下方的下凹的曲面是固相面，固相面以下的區(qū)域是固相區(qū)；液相面和固相面之間的區(qū)域是液、固兩相區(qū)。3.5 三元合金相圖簡介（1）相圖分析 圖3-25 三元勻晶相圖 成分點為o點合金在液相面以上溫度時處于液態(tài)，當溫度緩慢降至與液相面相交的溫度t1時，o點合金開始結(jié)晶出成分為S1的固溶體，S1位于固相面上，這時液相的成分l1等于合金的成分。 3.5 三元合金相圖簡介（2）固溶體結(jié)晶過程 圖3-26 三元固溶體結(jié)晶時液、固相的成分變化 隨著溫度緩慢下降至t2點時，固相的成分沿固

28、相面由S1變?yōu)镾2，液相的成分沿液相面由l1變?yōu)閘2，固相的數(shù)量逐漸增加,液相的數(shù)量逐漸減少。根據(jù)直線法則可知，S2與l2的連線必定通過合金的成分點O點。 3.5 三元合金相圖簡介2l當緩慢冷卻至位于固相面上的t4溫度時，結(jié)晶完成，此時固相的成分S4等于合金的成分。固相的成分變化空間曲線S1S2S3S4與液相的成分變化空間曲線l1l2l3l4既不處于同一水平面上，也不處于同一垂直面上，它們在成分三角形上的投影呈現(xiàn)蝴蝶狀。3.5 三元合金相圖簡介3.5 三元合金相圖簡介 應用立體的三元合金相圖很不方便，實際中常常應用截面圖和投影圖來研究三元合金。 截面包括等溫截面和變溫截面。利用等溫截面可以了解

29、合金在某一溫度下處于平衡狀態(tài)時，合金的組成相及各組成相的成分及相對含量；利用變溫截面可以研究合金結(jié)晶過程的組織轉(zhuǎn)變情況。3.5 三元合金相圖簡介（3）等溫截面等溫截面又叫水平截面，相當于在某一溫度下，用一水平截面與三元相圖相截所得到的圖形。（a）空間模型 （b）t1溫度時的等溫截面 圖3-27 三元勻晶相圖的等溫截面3.5 三元合金相圖簡介t1溫度低于B組元的熔點B,高于A組元的熔點A和C組元的熔點C。t1溫度水平面與液相面相截的交線為L1L2，與固相面相截的交線為S1S2，將這兩條線投影到成分三角形上就得到了等溫截面，見圖3-27（b）。L1L2稱為液相等溫線，S1S2稱為固相等溫線，這兩條

30、線把等溫截面分成三個區(qū)，AC L2 L1是液相區(qū)，用符號L表示；S1S2B是固相區(qū)，用表示；L1L2S2S1是兩相平衡區(qū)，用L+表示。3.5 三元合金相圖簡介實際上等溫截面圖并不是從三元相圖上截取下來的，而是通過實驗測定出來的。在兩相區(qū)，液相與固相的成分存在一定的對應關(guān)系。兩個平衡相中，只有一個相的成分可以獨立改變，另一個相的成分只能隨之而變。成分為O的三元合金，在t1溫度時通過實驗測得固相的成分為m，根據(jù)直線法則，兩平衡相成分點間的連線必定通過合金的成分點，可知mO與L1L2的交點n就是液相的成分點。3.5 三元合金相圖簡介確定了液相、固相的成分點，可以利用杠桿定律計算兩平衡相的相對含量。3

31、.5 三元合金相圖簡介 （4）變溫截面 變溫截面是由垂直于成分三角形的平面與三元相圖模型相交而截得的圖形，又稱為垂直截面。利用變溫截面可以研究合金在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變情況。 選取變溫截面在成分三角形中的位置一般有兩種：一種是截面平行于成分三角形的一條邊，這時位于截面上所有合金中某一組元的含量是相同的；另一種是截面通過成分3.5 三元合金相圖簡介三角形某一頂點，這時這個截面上所有合金中另外兩個頂點所代表的組元之比是一定的，這樣變溫截面上的合金成分只有一個變量，可用一個坐標軸來表示合金的成分。變溫截面的截取如圖3-28所示。3.5 三元合金相圖簡介與底面垂直的面FE和GB與三元相圖相截，（a）空間模型 （b ）FE變溫截面 （c）GB變溫截面