材料科學(xué)基礎(chǔ)-三元相圖及其合金的凝固1

八、三元系相圖及其合金的凝固1

工業(yè)材料為多元合金，當(dāng)研究二元合金中雜質(zhì)的影響時，也可以當(dāng)作三元合金來討論。在研究合金的成分、組織和性質(zhì)之間的關(guān)系，以及制訂合金的生產(chǎn)工藝時，除了參考二元相圖外，還需要參考三元相圖。

三元相圖必要性2三元相圖特點(diǎn)完整的三元相圖是一個立體模型，圖形比較復(fù)雜，類型也很多。主要由曲面構(gòu)成；可發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變；一、二、三相區(qū)均占有一定空間，是變溫轉(zhuǎn)變，四相區(qū)為恒溫水平面。要實(shí)測一個完整的三元相圖，工作量很繁重，加之應(yīng)用立體圖形并不方便，也不必要。3與二元相圖聯(lián)系和區(qū)別基本結(jié)晶原理一致；分析過程一致；相區(qū)接觸法則基本相同；不同：由點(diǎn)到線，由線到面。4重點(diǎn)是熟練掌握各類相圖的液相面投影圖、等溫截面、變溫截面的分析方法及分析實(shí)際三元相圖（立體模型只作為幫助理解這些內(nèi)容的工具）8.1三元相圖基礎(chǔ)

8.1.1三元相圖成分表示方法；8.1.2三元相圖杠桿定律及重心法則；8.1.3三元相圖中的截面圖和投影圖8.2勻晶三元相圖

8.2.1相圖的立體模型；8.2.2合金的凝固過程及組織（凝固過程的成分變化規(guī)律作一般介紹）；8.2.3等溫截面；8.2.4變溫截面8.3簡單共晶三元相圖

8.3.1相圖的立體模型；8.3.2合金的凝固過程及組織；8.3.3等混截面；8.3.4變溫截面8.4固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖

8.4.1相圖立體模型；8.4.2合金的凝固過程及組織；8.4.3等溫截面；8.4.4變溫截面8.5具有包共晶反應(yīng)的三元相圖

8.5.1相圖的立體模型；8.5.2合金的凝固過程及組織；8.5.3等溫截面；8.5.4變溫我面8.6具有三元包晶反應(yīng)的三元相圖8.7形成穩(wěn)定化合物的三元相圖8.8三元相圖分析方法總結(jié)

8.9三元相圖實(shí)例

58.1三元相圖基礎(chǔ)基本特點(diǎn)：（1）完整的三元相圖是三維立體模型；（2）三元系中可發(fā)生四元相變。最大平衡相數(shù)為4，四相平衡區(qū)是恒溫水平面；（3）三相平衡區(qū)不再是水平線，而是占有一定的空間。6三元相圖的濃度三角形。三元合金的成分則需用一平面表示，通常是用等邊三角形或直角坐標(biāo)表示。

三角形的3個頂點(diǎn)A、B、C分別表示3個純組元，三角形的邊AB、BC、CA分別表示3個二元系的合金成分，三角形內(nèi)的任一點(diǎn)都代表某一成分的三元合金。

8.1.1三元相圖的成分表示法

7三邊AB、BC、CA按順時針方向分別代表三組元B、C、A的含量三角形內(nèi)任一點(diǎn)x合金的成分求法由x點(diǎn)分別作三邊的平行線，順序交于三邊的三線段之和等于三角形的任一邊長，即：Sa+Sb+Sc=AB=BC=CA=合金的總量(100%)Sc=Ca，代表A組元的含量。

Sa=Ab，代表B組元的含量。Sb=Bc，代表Ｃ組元的含量8由x點(diǎn)分別作各組元對邊的平行線，交截于代表各組元的一邊上，就可以直接讀出x合金中A、B、C各組元的百分含量。若已知合金中3個組元的百分含量，欲求該合金在三角形內(nèi)的位置，也可從代表各組元濃度線上的相應(yīng)點(diǎn)，分別作其對邊的平行線，從這些平行線的交點(diǎn)即可讀出合金的成分。因?yàn)槿切问谴砣辖鸬臐舛?，故稱為濃度三角形。合金的成分求法9當(dāng)三元合金中的一個組元或兩個組元的含量很少時，還可用等腰三角形或直角坐標(biāo)表示三元合金的成分。當(dāng)一組元的含量較少，而另兩組元的含量較多時，合金成分點(diǎn)就靠近三角形的一邊。等腰三角形或直角坐標(biāo)10等腰三角形為了清晰地表示相圖，而將等腰三角形的兩腰放大，如下圖所示。實(shí)際應(yīng)用時，只取靠AB邊的一部分，于是就成為等腰梯形。合金o成分的求得與等邊三角形的求法一樣，即A、B、C的含量分別為Ca(30%)、Ab(60%)、Ac(10%)。11平行于一邊的直線上的合金，含此線對頂角的組元的量相等，如平行于AC邊的ef線上的所有合金，含B組元的量都為Ae%。濃度三角形中特殊線通過三角形一頂角的直線上的全部合金，所含此線兩旁的兩組元的量的比值相等，如Bp線上的全部合金，含A和C兩組元的比值相等，即A/C=Cg/Ag。12

垂直坐標(biāo)表示成分x合金含:0.8%Si0.06%FeAl=(100-0.8-0.06)%=99.14%當(dāng)合金成分以一組元為主，其它二組元的量很少時，例如鋁中的硅含量僅千分之幾，鐵含量僅萬分之幾，則可采用直角坐標(biāo)，而且可取不同標(biāo)尺.合金中的高含量組元為用坐標(biāo)原點(diǎn)表示，其余兩組元可利用垂線從直角坐標(biāo)上求得。138.1.2三元相圖的空間模型包含成分和溫度變化，是三維立體模型。以等邊的濃度三角形表示三元系的成分，過濃度三角形的各個頂點(diǎn)分別做濃度平面垂直的溫度軸，構(gòu)成一個外廓是正三棱柱體的三元合金相圖。三棱柱體的三個側(cè)面是三組二元相圖。在三棱柱體內(nèi)部，由一系列空間曲面分隔成若干相區(qū)。14158.1.3三元相圖的截面圖和投影圖水平截面圖：

固定溫度的水平截面圖，平行濃度三角形，也稱為等溫截面。等溫截面作用確定該溫度下三元合金的狀態(tài)；杠桿定律計算平衡相的相對量；反映液、固相面走向和坡度，確定熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)。16Al-Cu-Mgcomputedisothermalsectionat512oC[1997Che]1718垂直截面圖：

固定一個成分變量并保留溫度變量的截面圖，必定與濃度三角形垂直。也稱為變溫截面。一種是通過濃度三角形的頂角，使其他兩組元含量比固定不變。一種是固定一個組元的成分，其他兩組元得成分固定不變。10%B90%A0%C10%B40%A5%C某合金不同溫度下狀態(tài)分析及合金的相變過程。注意：（1）成分軸的兩端不一定是純組元；（2）液、固相線不一定相交；192021三元相圖截面圖與二元相圖區(qū)別三元相圖的垂直截面與二元相圖類似，但存在本質(zhì)差別。二元相圖的液相線與固相線表示合金在平衡凝固過程中液相與固相濃度隨溫度的變化規(guī)律。三元相圖的垂直截面不能表示相濃度隨溫度變化的關(guān)系，只能用于了解冷凝過程中相變溫度。不能用直線法則來確定兩相得質(zhì)量分?jǐn)?shù)，液不能用杠桿定律計算兩相的的相對量，而二元相圖則可。22三元相圖的投影圖把三元立體相圖中所有相區(qū)的交線都垂直投影到濃度三角形中，得到三元相圖的投影圖，可用來分析合金在加熱和冷卻過程中的轉(zhuǎn)變。當(dāng)相鄰等溫線的溫度區(qū)間一定，則投影圖中等溫線距離越密，相界面的坡度越陡，反之越疏，相界面的高溫隨成分變化趨勢越平緩。把一系列不同溫度的水平截面中的相界線投影到濃度三角形中，并在每一條投影上表明相應(yīng)的溫度，所得的投影圖稱為等溫線投影圖。液相面投影固相面投影2324258.1.3三元相圖的杠桿定律和重心法則三元相圖的杠桿定律和重心法則:

1.用來計算平衡相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.分析合金在溫度變化過程中的相成分變化規(guī)律及三元合金重熔配料等問題。268.1.3.1杠桿定律一個三元合金O分解為兩個不同成分的平衡相D和E時，D、E和O3點(diǎn)必然位于一條直線上，且D和E兩相的質(zhì)量比與其到O點(diǎn)的距離成反比，即D/E=OE/OD，或D=OE/DE×100%，E=OD/DE×100%。這就是所謂杠桿定律，又稱直線法則。如果已知一合金O在液體冷凝過程中，析出相D的成分不變時，則液相的成分一定沿著DO的延線上變化。278.1.3.1重心法則當(dāng)一個三元合金o分解為3個不同成分的平衡相x、y和z時，此o合金的成分點(diǎn)必然位于由x、y和z等3相成分點(diǎn)所連成的三角形內(nèi)。

三元相圖的杠桿定律和重心法則28x、y和z三相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分別按杠桿定律進(jìn)行計算：

x=oa/ax×100%（a點(diǎn)相當(dāng)于y和z兩相之和的成分點(diǎn)）

y=ob/by×100%（b點(diǎn)相當(dāng)于x和z兩相之和的成分點(diǎn)）

z=oc/cz×100%

（c點(diǎn)相當(dāng)于x和y兩相之和的成分點(diǎn)）

計算表明，o點(diǎn)正好位于三角形的質(zhì)量重心，故稱為重心法則。重心法則29當(dāng)算出x含量之后，y和z的含量也可以利用yz作杠桿計算：

y=az/yz×(100-x)×100%=az/yz×ox/ax×100%

z=ay/yz×(100-x)×100%=ay/yz×ox/ax×100%

重心法則30重心法則如果將已知成分和質(zhì)量的3個合金x、y和z熔合成一個o合金時，此o合金只能位于xyz三角形內(nèi)，不能配制出位于三角形以外的任何合金。318.2三元勻晶相圖8.2.1相圖的空間模型

形成這類相圖的3個組元在液態(tài)和固態(tài)下均能無限地互相溶解，形成均勻的溶液和固溶體。如Au-Ag-Pd、Au-Ag-Pt、Au-Pt-Cu、Cu-Ni-Pt等具有極大點(diǎn)和極小點(diǎn)。32勻晶三元相圖的空間模型立體模型

:

液相區(qū)，固相區(qū)，液、固兩相區(qū)3個側(cè)面為3個勻晶型二元相圖，3個二元相圖的液相線連成三元相圖的液相面，3條固相線連成固相面，這類相圖就是由液相面和固相面構(gòu)成。在液相面以上區(qū)域均為液相，在固相面以下區(qū)間均為固相，在液相面和固相面之間為液相和固相共存的兩相區(qū)。338.2.2合金的凝固過程及組織

x合金從高溫的均勻液態(tài)緩慢冷卻，當(dāng)冷至與液相面相遇于t1時，開始凝固，繼續(xù)冷卻，凝固的固相量增多，一直到溫度降至與固相面相遇于t2時，凝固完畢。圖b示出x合金的冷卻曲線，它與二元固溶體合金完全相似。34合金凝固過程中的相成分變化---蝶形法則勻晶合金凝固中相成分變化法則：凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲線變化，液相成分沿L1L2L3L4變化，固相成分沿

α1α2α3α4變化，每一個溫度下的固、液相成分連線在濃度三角形中投影呈蝴蝶狀。如果冷卻速度很慢，液、固兩相中原子擴(kuò)散充分，則獲得均勻成分的固溶體晶粒，反之則出現(xiàn)和二元固溶體合金中一樣的枝晶偏析現(xiàn)象，需要均勻化退火。35從立體模型截取等溫截面(a)及t1溫度的等溫截面(b)8.2.3勻晶三元系的等溫截面(或水平截面)t1溫度的等溫截面，在立體模型中插入一個t1溫度水平面DEF，該面與液相面和固相面分別交截于L1L2和α1α2線段，將此兩條交線投影到濃度三角形上，即得t1溫度的等溫截面。3637等溫截面的兩相區(qū)中，根據(jù)相律f=2，溫度固定后，處于平衡的兩相可以有不同的相成分。但是，每一固定成分的液相只有一固定成分的固相與之平衡，此每對平衡相成分點(diǎn)的連接線簡稱為連線或共軛線，在等溫截面的兩相區(qū)中都連有這種連線。等溫截面38共軛線的確定用實(shí)驗(yàn)確定：測定兩平衡相中任一相的一個組元含量(a)確定連線的方法；（b）連接線方向的判定兩相區(qū)中的連線彼此不能相交，呈放射狀39從二元固溶體合金凝固時知道，當(dāng)固、液兩相平衡時，固相中含高熔點(diǎn)組元的量比液相中的高，含低熔點(diǎn)組元則(cC)相反，即：連線不可能與通過頂點(diǎn)的Bxf直線一致，因?yàn)樵摼€上的所有相，其cA/cC比值相等，不符合上述規(guī)律。通過x點(diǎn)的正確連線位置一定是：液相成分點(diǎn)m位于Bxf線的下方，而固相成分點(diǎn)n位于Bxf線的上方，這樣，，才符合上述規(guī)律。共軛線連線方向的判定40已知x合金兩平衡相的成分為m和n，就可以應(yīng)用杠桿定律計算兩個相的百分含量：L=nx/mn×100%，α=mx/mn×100%等溫截面41(a)截取EF和BG變溫截面；(b)EF變溫截面；(c)BG變溫截面某組合金不同溫度下狀態(tài)，分析合金的相變過程8.2.4變溫截面(或垂直截面)變溫截面是表示三元系中某組合金在不同溫度下的狀態(tài)。插入EF（平行于BC邊）和BG(通過一頂點(diǎn)）兩個垂直截面。變溫截面上不能表示相得成分，不能用杠桿定律計算平衡相得百分含量。428.3固態(tài)互不溶解的簡單三元共晶相圖

(簡單共晶型三元相圖）點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。線：兩相共晶線；液相面交線；兩相共晶面交線；液相單變量線；液相區(qū)與兩相共晶面交線。面：3個初晶液相面；3組兩相共晶面；1個三相共晶面。區(qū)：3個兩相區(qū)；4個單相區(qū)；4個三相區(qū)；1個四相區(qū)8.3.1相圖的空間模型三組元在液態(tài)能無限互溶，在固態(tài)幾乎完全互不溶解，且其中任兩個組元具有共晶轉(zhuǎn)變。43立體模型A-B、B-C和A-C分別組成簡單的二元共晶系由A-B和A-C兩個二元系中的A初晶液相線組成三元系的A初晶液相面(ae1Ee3)。由A-B和B-C兩個二元系中的B初晶液相線組成三元系的B初晶液相面(be1Ee2)。由B-C和A-C兩個二元系中的C初晶液相線組成三元系的C初晶液相面(ce2Ee3)。443個液相面彼此相交于3條線e1E、e2E和e3E，稱為二元共晶線或單變量線，表示三相平衡的液相成分線，其反應(yīng)式分別為:e1E:L→A+Be2E:L→B+Ce3E:L→A+C3個液相面共交于一點(diǎn)E，稱為三元共晶點(diǎn)，代表四相平衡的液相成分點(diǎn)，其反應(yīng)式為LE→A+B+C。簡單共晶型三元相圖45三角形mEn：

L→A+B共晶轉(zhuǎn)變的三相平衡區(qū)得底面；三角形nEP：

L→C+B共晶轉(zhuǎn)變的三相平衡區(qū)得底面；三角形mEp：

L→A+C共晶轉(zhuǎn)變的三相平衡區(qū)得底面；46簡單共晶型三元相圖三元系中四相平衡的自由度數(shù)為零，為等溫反應(yīng)。三元系中三相平衡其自由度數(shù)為1，狀態(tài)變數(shù)為溫度或一相中的一組元，所以三相平衡有開始面和完畢面。圖為反應(yīng)L→A+B的開始面，即e1EaA1和e1EbB1兩個面，其完畢面與三元共晶等溫面aEb重疊。二元共晶開始面的構(gòu)成47簡單共晶型三元相圖投影圖3個液相面(初晶面)和3組二元共晶開始面的投影將整個三元系劃分為性質(zhì)不同的6個區(qū)，6條線。6個區(qū)以及E點(diǎn)所代表的合金各形成不同的組織類型，它們凝固完畢后的組織特點(diǎn)列于下表?？臻g模型空間模型中各種相區(qū)界面在濃度三角形上的投影圖48區(qū)

域組

織①區(qū)A初晶+(A+B)二元共晶+(A+B+C)三元共晶②區(qū)B初晶+(A+B)二元共晶+(A+B+C)三元共晶③區(qū)B初晶+(B+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶④區(qū)C初晶+(B+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶⑤區(qū)C初晶+(A+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶⑥區(qū)A初晶+(A+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶AE線A初晶

+(A+B+C)三元共晶BE線B初晶

+(A+B+C)三元共晶CE線C初晶

+(A+B+C)三元共晶e1E線

(A+B)二元共晶+(A+B+C)三元共晶e2E線

(B+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶e3E線

(A+C)二元共晶+(A+B+C)三元共晶E點(diǎn)(A+B+C)三元共晶各種區(qū)、線、點(diǎn)的合金凝固后的組織498.3.2合金的凝固過程和組織以x合金為例。析出初晶A。由于初晶A的成分不變，液相成分沿著A和x的連線的延線上變化。當(dāng)液相成分變至與二元共晶線e1E相交于e點(diǎn)時，溫度恰好降至二元共晶開始面上，初晶A析出完畢，e點(diǎn)成分的液體開始析出二元共晶(A+B)。二元共晶成分點(diǎn)的確定50析出二元共晶。液相成分沿e1E線變化。液相成分變至E點(diǎn)時，二元共晶凝固完畢，剩余的E點(diǎn)成分的液體全部在恒溫下凝固出三元共晶(A+B+C)。凝固完畢后，x合金的組織為A初晶+(A+B)二元共晶+(A+B+C)三元共晶。x合金的凝固過程和組織51不同溫度析出的二元共晶成分是不同的。e1E線上每一點(diǎn)液體析出的二元共晶成分都可用作切線的方法確定。x合金析出的二元共晶成分按先后次序從m變至n。二元共晶平均成分為Ee連線的延線與AB邊相交的o點(diǎn)。合金的凝固過程和組織52可以計算x合金各組織組成物的含量：A初晶=ex/Ae×100%(A+B)二元共晶=eE/Eo×Ax/Ae×100%(A+B+C)三元共晶=eo/Eo×Ax/Ae×100%合金的凝固過程和組織538.3.3等溫截面假設(shè)三組元A、B和C的熔點(diǎn)分別為900℃、850℃和790℃，3個二元共晶e1、e2和e3的熔點(diǎn)分別為780℃、720℃和700℃，三元共晶E的熔點(diǎn)為550℃。作出800℃、750℃、650℃和500℃等溫截面。(a)從空間模型截取等溫截面；(b)800℃、750℃、650℃和500℃等溫截面

54等溫截面800℃截面僅截取兩個液相面。750℃截面除截取3個液相面外，還截取(A+B)二元共晶開始面，故出現(xiàn)ABk三相區(qū)。650℃截取3個二元共晶開始面，故出現(xiàn)3個三相區(qū)。500℃截面低于三元共晶溫度，截不到空間模型的任何面(即為ABC三角形)，截面上是將各種相面的交線(特性線)投影。等溫截面上，兩相區(qū)中有連線，表示平衡兩相的成分，三相區(qū)則為一三角形，三頂點(diǎn)代表三相的成分點(diǎn)。55平行于AB邊的cd垂直平面與空間模型中各種面的交線，即變溫截面。平行于AB邊的cd變溫截面。

合金在凝固過程中的相變溫度和相變特征在變溫截面上就更一目了然。8.3.4變溫截面56平行于AB邊的cd變溫截面cd截面與投影圖中3條特性線的交點(diǎn)p、e1’和q。

e1’點(diǎn)合金沒有初晶，只有二元共晶和三元共晶，p和q點(diǎn)合金沒有二元共晶，只有初晶和三元共晶。57分析變溫截面上合金的冷凝過程與二元相圖類似。例如x合金的結(jié)晶過程：L→BL→A+BL→A+B+C在變溫截面上不能分析相變過程中的相成分變化，不能應(yīng)用杠桿定律計算相和組織的相對量。變溫截面上分析合金的冷凝過程58分析方法與上面一樣。注意：Ab變溫截面上的A1g1水平線并不表示等溫轉(zhuǎn)變，它僅表示Ag線段上的合金都在A1g1溫度開始析出二元共晶，都到三元共晶溫度才凝固完畢。通過頂角A的Ab變溫截面598.4固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖60相圖的空間模型

3個純組元A、B、C均形成有限固溶體α、β、γ

，因而使模型復(fù)雜化。1)3個液相面：

A0e1Ee3（α初晶面）、B0e1Ee2（β初晶面）和C0e2Ee3(初晶面)。2)3種不同的固相面：

(1)3個固溶體固相面：A0a1aa2(α)、B0b1bb2(β)和C0c1cc2（γ

）；

(2)一個三元共晶固相面(abc)；

(3)3個二元共晶完畢固相面：a1abb1(α+β)、b2bcc2(β+γ)和a2acc1(α+γ)。8.4.1空間模型61固態(tài)有限溶解的共晶型三元相圖3)3組二元共晶開始面：（1）a1aEe1b1b(α+β)（2）b2bEe2c2c(β+γ)（3）c1cEe3a2a(α+γ)(α+β)二元共晶開始和完畢面的構(gòu)成62凝固完畢以后，溫度繼續(xù)降低時，固態(tài)下的α、β和γ的溶解度還隨溫度降低而減少，形成固溶度面。α和β的固溶度面：為α和β相互平衡的固溶度面，為α和γ平衡的固溶度面，為β和γ平衡的固溶度面。4)固溶度面3組6個固溶度面：3條同析線及構(gòu)成的一個同析臺635)同析線、同析三角臺α、β和γ三相的同析三角臺aa0、bb0和cc0為α、β和γ三相平衡的固溶度線，成分相當(dāng)于aa0線上的α固溶體當(dāng)溫度降低時，將從α相中同時析出βⅡ+γⅡ兩種次晶來，因此稱aa0線為同析線。同樣，bb0和cc0線上的合金當(dāng)溫度降低時，亦分別從β和相中同時析出αⅡ+γⅡ和αⅡ+βⅡ兩種次晶來，亦稱同析線。64濃度三角形上的投影圖(a)表示3個液相面的投影，將三元系劃分為3個初晶區(qū)(α、β和γ)；(b)表示3組二元共晶開始面和完畢面，以及α、β和γ固相面的投影，二元共晶區(qū)的線條為等溫線，即在各溫度下平衡共存的三相成分點(diǎn)的連接線。abc為三元共晶固相面區(qū)。65濃度三角形上的投影圖(c)表示三元共晶面(abc)和6個固溶度面，abb0a0，bcc0b0和acc0a0的投影，從三角形abc到a0b0c0為同析三角臺的投影。(d)各種相區(qū)界面均投影在濃度三角形上，而將該系合金劃分為許多凝固過程和組織不同的區(qū)域。66各種相區(qū)在濃度三角形上的投影圖67各種相區(qū)在濃度三角形上的投影圖688.4.2合金的凝固過程和組織合金的凝固過程分兩階段進(jìn)行討論。

1.液體凝固

2.固態(tài)溶解度變化在投影圖中投影在那個區(qū)域，就有什么反應(yīng)。要根據(jù)液相(成分)走向進(jìn)行分析。69液體凝固階段1．液體凝固階段

α、β和γ3個固溶體區(qū)的合金的凝固過程與勻晶相圖完全一樣。不同的就是析出的3個固相為固溶體而不是純組元，因此在初晶和二元共晶凝固過程中，各相的成分均發(fā)生變化。70兩個單相固溶體之間的3個區(qū)(abb1a1、bcc2b2和acc1a2)內(nèi)的合金在進(jìn)行二元共晶反應(yīng)后就全部凝固完畢，沒有三元共晶反應(yīng)。凝固分析71合金凝固過程的相成分變化圖中的Q合金，當(dāng)從高溫冷至β初晶面上的q1點(diǎn)溫度時，開始析出β初晶，β相的成分通過實(shí)驗(yàn)確定為β1，隨著溫度下降，液相成分沿q1e曲線變化，固相成分沿β1β2曲線變化。當(dāng)溫度降至q2即二元共晶開始面上的一點(diǎn)時，液相成分變至e1E線上的e點(diǎn)，固相成分變到b1b線上的β2點(diǎn)，此時開始析出二元共晶(L→α+β)。72α相的成分通過連等溫連線三角形確定為a1a線上的α2點(diǎn)。溫度繼續(xù)降低，二元共晶的量增多，液相成分沿e1E線變化，β相成分沿β2b線變化，α相成分沿α2a線變化。當(dāng)?shù)竭_(dá)三元共晶溫度時，液相成分變至E點(diǎn)，然后E點(diǎn)成分的液體全部凝固成三元共晶(L→α+β+γ)，凝固完畢。Q合金的凝固過程73分析P合金的凝固過程圖中P合金位于三元共晶面的頂點(diǎn)a和三元共晶點(diǎn)E的連線上。742．固態(tài)相變階段在二元系中，α和β的固溶度變化分別沿固溶度線變化。在三元系中，沿固溶度面變化。固溶度面(曲面)投影到濃度三角形中，固溶體成分位于這兩個曲面內(nèi)。合金的凝固過程在A-B一邊的兩固溶度面之間，將有βⅡ和αⅡ次晶分別從α和β相中析出，是相互析出。在A-C一邊的兩固溶度面之間，有α、γ相互析出；在B-C一邊的兩固溶度面之間，有β、γ相互析出。75固態(tài)相變階段的同析成分在aa0線上的固溶體將同時析出βⅡ和γⅡ次晶，同樣，成分在bb0和cc0線上的固溶體將分別同時析出(αⅡ+γⅡ)或同時析出(αⅡ+βⅡ)兩種次晶，因此稱此3條線為同析線。3條同析線組成同析三角臺。凡在三角臺內(nèi)的合金，各相都有同時析出兩種次晶的變化，這種3個相交互析出的反應(yīng)用符號表示：αβγ76圖中Ⅲ區(qū)x合金的相變過程：首先從液體凝固完畢后為單相α固溶體。繼續(xù)冷卻碰到固溶度面時，先從α相中析出βⅡ次晶。當(dāng)α相成分變到aa0線上時，再從α相中同時析出（βⅡ+γⅡ）兩種次晶，βⅡ和γⅡ的成分分別位于bb0和cc0線上。再降低溫度時，α、β和γ的成分分別沿aa0、bb0和cc0線變化，而發(fā)生αβγ三相交互析出。x合金的相變77固態(tài)有限溶解的三元合金凝固過程合金IVL→α，L→α+β，α→β，α、β互析。合金VI：L→α，L→α+β

L→β+α+γ

α、β、γ同析反應(yīng)。三元共晶相圖的投影圖78圖

(d)中Ⅰ~Ⅳ區(qū)合金的凝固過程和形成的相組成物合金區(qū)冷卻通過的反應(yīng)面反應(yīng)和形成的相組成物ⅠA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面L→α初晶α(凝固完畢)；α(室溫)ⅡA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面固溶度面L→α初晶α(凝固完畢)α+β(室溫)ⅢA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面固溶度面aa0,bb0,cc0同析三角棱L→α初晶α(凝固完畢)α+β+γ(室溫)79合金區(qū)冷卻通過的反應(yīng)面反應(yīng)和形成的相組成物ⅣA0e1Ee3液相面a1e1Ea二元共晶開始a1b1ba二元共晶完畢面固溶度面L→α初晶L→(α+β)二元共晶α(凝固完畢)α+β+γ(室溫)ⅤA0e1Ee3液相面a1e1Ea二元共晶開始a1b1ba二元共晶完畢面固溶度面aa0,bb0,cc0同析三角棱α初晶L→(α+β)二元共晶(α+β)