二元相图,Fe-C相图ppt课件.ppt

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1、第三章二元相图及其类型(Chapter3Binaryphasediagrams)相图(phasediagram)：是一种能够描述给定材料系中材料（合金）成分、温度（压力）与其组织状态之间关系的图形。Theunderstandingofphasediagramforalloysystemsisextremelyimportantbecausethereisastrongcorrelationbetweenmicrostructureandmechanicalproperties,andthedevelopmentofmicr

2、ostructureofanalloyisrelatedtothecharacteristicsofitsphasediagram.Phasediagramsprovidevaluableinformationaboutmelting,casting,crystallization,andotherphenomena.利用相图可以：1可以了解各种成分材料（合金）的熔点和发生固态转变的温度；2用于研究材料（合金）的凝固过程和凝固后的组织；3是制定材料（合金）熔铸、压力加工、热处理工艺的重要依据；4相图是在平衡条件下测得的，也

3、叫平衡状态图（equilibriumorconstitutionaldiagram）。平衡凝固过程(equilibriumsolidification)：指在极缓慢凝固过程中，每个阶段都能达到平衡的结晶过程§3.1相图的基本知识Gibbs相律在恒压条件下：f=C–P+1f=C–P+2f：自由度数：保持相平衡条件下可独立变化的变量C：系统的组元数,P：平衡相数2：压力、温度自由度3.1.1相律描述系统的组元数、相数和自由度之间关系的法则。相成分变量：p(c-1)向平衡条件：共C(p-1)个f=p(c-1)＋1－C(p-1)＝

4、C–P+1纯金属(puremetal)：C=1，P=2时，f=0；两相共存时自由度为零（恒温下转变）C=1，P=1时，f=1；单相时自由度为1（在一定的温度区间内存在）二元系(binarysystem)：C=2，f=0时，P=3；只有三相共存时自由度为零（恒温下转变）C=2，P=2时，f=1；两相共存时自由度为1（在一定的温度区间内转变）Gibbs相律(Gibbsphaserule)的应用：§3.1.2相平衡及相图热力学初步ΔGm=ΔHm–TΔSmΔGm=G–G01二元溶体的自由焓-成分曲线当A、B两种组元混合形成固溶体时

5、，引起自由能的变化：无序固溶体，无热效应有序固溶体，放热反应不均匀固溶体吸热反应化学位的图解2公切线法则(commontangentline)对二元合金，若溶体的自由焓已知，可采用作公切线的方法求得二组元的化学位依据：合金中多相平衡的条件是同一组元在各相中的化学位相等，3直线法则两相混合相的自由焓在各组成相自由焓的连接线上3自由焓曲线与二元合金相图1)匀晶相图(isomorphousdiagram)3自由焓曲线与二元合金相图(con’t)2)共晶相图(eutecticdiagram)2.杠杆定律(leverrule)在某一

6、温度下，合金系统处于两相平衡，两相的成分分别在温度水平线与液相线和固相线的交点。设合金重量W0，液相重量WL，固相重量Wα，CuNiw(Ni)%xLL+ααx1x2wowLwαTWL/W0=(x2-x)/(x2-x1)Wα/W0=(x-x1)/(x2-x1)Wα/WL=(x-x1)/(x2-x)3.相区接触法则:相邻相区相数之差为1两个单相区之间必有两相区两个两相区之间为单相区或三相区两个单相区只能点接触3二元相图的建立关键：测定给定材料系中若干成分不同的合金的平衡凝固温度和相变温度方法：热分析法，金相法、硬度法、磁性法等

7、例：热分析法(thermalanalysis)测定二元Cu-Ni合金1)配置不同成分的Cu-Ni合金；Cu,75Cu25Ni,50Cu50Ni,25Cu75Ni,NiTtimeCuNiw(Ni)%2550752)将合金熔化，测定其冷却曲线；3)确定冷却曲线上的转折点，它们反应了合金状态的变化（凝固）；4)将这些数据绘入温度-成分坐标中；5)连接意义相同的点；分析相图：点、线、区Cu75Cu25Ni50Cu50Ni25Cu75NiNiLL+αα§3.2匀晶相图（isomorphousphasediagram）1相图分析(Cu

8、-Ni相图为例)●点（两个熔点）●线(两条：液相线liquidus和固相线solidus)●区（三个：液相区、固相区、液固两相区）CuNixLL+ααTw(Ni)%液相中直接结晶出固溶体的反应–匀晶反应(isomorphousreaction)只发生匀晶反应的相图–匀晶相图(isomorphousdia