本期将对上海交通大学版《材料科学基础》第8章内容：三元相图进行讲解。

01 三元相图成分—等边成分三角形

三角形的三个顶点A、B、C分别表示3个组元，三角形的边分别表示3个二元系的成分坐标，因此三角形内的任一点都代表三元系的某一成分。

（1）确定含义：

各边长为100％

（2）确定顺序：

依AB、BC、CA顺序，分别代表B、C、A三组元的含量

（3）S点成分：

按照规定顺序方向，引平行线，相交于三边的a、b、c点，确定成分

等边三角形中特殊线

ef 线上各点代表的三元成分--组元 B 的含量ωB 都相同。

Bg线上各点代表的三元成分--组元 A 和 C 的含量之比ωA / ωC都相同。

02 三元相图的空间模型

包含成分、温度变量的三元合金相图，是一个三维立体图形。

03 三元匀晶相图

●浓度三角形、温度轴，构成了三柱体框架。

●a，b，c三点分别表明3个组元的熔点。

●由于3组元在液态、固态时，都彼此完全互溶（匀晶转变特点），三元相图的3个侧面，都是简单的二元匀晶相图。

如图6所示，当合金冷却到 t1 温度（成分线oo’与液相面的交点温度），匀晶转变开始，即L→a；冷却到 t4 温度（成分线oo’与固相面的交点温度），匀晶转变结束。

●在这两个温度之间，L、a两相平衡共存，固相成分沿S1→S2→S3→S4变化，液相成分沿L1→L2→L3→L4变化。

●固相成分点S1S2S3S4 和液相成分L1L2L3L4分别投影到成分三角形ABC上，便得到“蝴蝶形轨迹”。

三元匀晶相图中的液相面及固相面

液相区：以3个二组元的液相线作为边缘，构成的向上凸的空间曲面是三元系的液相面，液相面以上的区域是液相区。

固相区：3个二元系的固相线作为边缘，构成的向下凹的空间曲面是三元系的固相面，固相面以下的区域是固相区。

两相区：液、固相面之间的平衡区。

04 三元相图中的三相平衡

可以分为两类：

●共晶型转变：降温时，从一相转化为两相的转变，即 I→II+III

共晶转变：L→α+β

共析转变：γ→α+β

偏晶转变：L1→L2+α

●包晶型转变：降温时由两相转化为一相的转变，即 I+II→III

包晶转变：L+α→β

包析转变：α+γ→β

合晶转变：L1+L2→α

05 三元相图的实用方法

截面图：三维空间相图的一个截面  

水平截面（等温截面）：固定温度的截面图，必定平行于浓度三角形，称为水平截面。

垂直截面（变温截面）：固定一个成分变量，并保留温度变量的截面图，必定与浓度三角形垂直，称为垂直截面。

投影图：把三元立体相图中所有相区的交线，都垂直投影到浓度三角形中，得到三元相图的投影图。

如图8所示，为等温（水平）截面。L1L2 — 液相线；S1S2 — 固相线；

a— 固相区；L — 液相区；L+a — 两相平衡；L、α两相的成分分别沿液相面和固相面变化，其轨迹在成分三角形中为蝴蝶线形的曲线。

（1）穿过两相区的等温截面

✔两平衡相质量百分数满足杠杆定律（2相区内）

✔共轭连线不可能位于从三角形顶点引出的直线上（其取向依据选分结晶原理进行）

（2）穿过三相区的等温截面

等温截面上，三相平衡区通常都与3个两相平衡区邻接（相区接触法则）。3个相两两平衡。即3个相中，任意2个平衡相所对应成分均为相邻两相平衡区中最边缘的两平衡相成分，它们之间的连线，即共轭连线，就是等温截面上三相平衡区与两相平衡区的界线。

三元系三相平衡时，f = 3-3+1=1。即3相共存时，温度可以变化，3个相的成分随温度变化而变化；因为在每一温度下，三相区均形成一个共轭三角形，三相平衡区在立体空间上构成三棱柱。

垂直截面，不能表示相浓度随温度变化的关系，只能用于了解冷凝过程，不能应用直线法则来确定两相的质量分数，也不能用杠杆定律计算两相的相对量。

06 重要思考题

请找出含A50%，B30%的成分？

07 易错题分享

（1）三元系发生包晶转变时，在四相平衡平面的（ ）。

A、上方邻接一个和下方邻接三个三相区；

B、上、下方各邻接两个三相区；

C、上方邻接三个和下方邻接一个三相区

（2）三元合金的相平衡状态可在（ ）上反映出来。

A、水平截面； B、垂直截面； C、投影图

08 上期答案

（1）铁碳合金在平衡结晶过程中，( )。

A、只有含碳 0.77% 的合金才有共析转变发生；

B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析转变发生；

C、含碳 0.0218∼6.69% 的合金都有共析转变发生

（2）由(  )析出的渗碳体叫做三次渗碳体。

A、铁素体； B、奥氏体； C、液态金属

（3）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体(  )。

A、晶体结构不同，组织形态相同；

B、晶体结构相同，组织形态不同；

C、晶体结构与组织形态都不同

【解析】

（1）C

（2）A

（3）B

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