由于使用要求的需要,工业上实际使用的金属中大多是三元或多元合金,仅仅铁碳相图已经不能满足使用。学习三元、多元相图,对分析材料的成分、组织与温度的变化关系,预测材料的组织与性能的都十分必要,可为制订热处理工艺提供帮助。
1.三元相图的表示方法
由于多元合金相图的复杂性,在测定和分析等方面受到限制,因此用得较多的是三元合金相图。
三元相图与二元相图比较,组元数增加了一个,即成分变量是两个,故表示成分的坐标轴应为两个,采用一个平面等边三角形来表示。相图三角形的三个顶点代表纯组元A、B、C的,三个边长各定为0~100%的合金成分,分别表示二元系即A-C、C-B、B-A系。一般在三角形中画出平行于各边坐标的网格,见图1-26。图中的X点的组元含量确定方法:经过X点平行于BC的直线与CA、AB边的交点,分别是20%、80%,即C-A系合金中,A组元的质量分数是20%,A-B系合金中,B组元的质量分数是80%,同样方法得到与BC边相交的点40%,即B-C系合金中,C组元的质量分数是40%。
平行于三角形某一条边的直线表示:凡成分位于该线上的合金,它们所含由这个边对应顶点所代表的组元含量是一定的。例如,如图1-26所示,线段de线上的所有合金,C组元的质量分数都是相等,即20%。
通过三角形顶点的任一直线表示:凡成分位于该直线上的合金,它们所含由另两个顶点所代表的两组元的含量之比是一定的。例如,如图1-26所示,位于CP线上的任意合金的A、B组元的含量比值一定,即w(A)/w(B)=BP/AP。
图1-26 三元相图
在三元相图中,合金的相对含量使用重心法则计算。三元相图中空间三相区是以三条单变量线作为棱边的空间三棱柱体,因此三相区的水平截面一定是三角形,三角形的三个顶点代表在此温度下三个平衡相的成分,三个组成相两个之间相平衡,三角形的边就是两个平衡相的共轭线,这个三角形反映了某温度下三个平衡相成分之间的对应关系,叫做共轭三角形。如图1-27所示,ijk三角形就是共轭三角形,合金成分O在某一温度下,由α、β、γ三相组成,成分分别是i、j、k。合金成分O一定位于ijk三角形的质量重心,合金中α、β、γ三相的质量分数为
w(α)=(Ot/it)×100% (1-7)
w(β)=(Os/jg)×100% (1-8)(www.daowen.com)
w(γ)=(Or/kr)×100% (1-9)
上面三式就是三元系合金的重心法则。
图1-27 重心法则
2.相区接触法则
三元相图相区接触法则与二元相图相同,即相邻相区的相数相差1,无论在何种形式的相图中都遵循这个法则。相图截面上的点都应该与4根线相连。
3.三元系合金四相平衡转变类型
在三元系合金的垂直截面图上,一般可能出现的四相平衡转变见图1-28。
图1-28 三元系合金四相平衡转变类型
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