武汉理工大学相图第六章第4节ppt课件.ppt

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1、6.4 三元系统相图（简称三元相图）,两种办法：在合金中找出两个主要组元，然后就参考这两个组元组成的二元相图，再结合其它组元的影响来进行分析研究。使用多元合金相图，直接分析多元合金的结晶规律。,一、三元相图的表示方法 底面三角形，表示成分，常称其为成分三角形，或浓度三角形，或吉普斯三角形；垂直于底面三角形的坐标轴，表示温度，。,1、浓度三角形 a、三角形的三个顶点A、B、C分别表示三个纯组元A、B、C b、三角形的三个边长AB、BC、CA分别表示三个二元合金系A-B、B-C、C-A的成分,c、三角形内的任意一点则代表一定成分的三元合金 过O点顺序作三角形三条底边的平行线：平行于BC边的平行线为

2、Oa 平行于CA边的平行线为Ob 平行于AB边的平行线为Oc 则由等边三角形的特性知：Oa+Ob+Oc=AB=BC=CA,假设等边三角形的边长代表合金成分总量，定为100%，则Oa+Ob+Oc=100%即可以分别用Oa、Ob、Oc来代表三个组元的含量。又因为：Oa=Ab，Ob=Bc，Oc=Ca，则可由Ab、Bc、Ca代表三个组元的含量。Ab段表示合金O中B组元的含量 Bc段表示合金O中C组元的含量 Ca段表示合金O中A组元的含量,结论：平行底边的直线表示对角的成分。成分大小用距离底边的距离，即两条平行线之间的线段表示。推论：在浓度三角形中，一个三元系统的组成点愈靠近某个顶点，该顶点所代表的组元

3、的含量就愈高；反之，组成点愈远离某个顶点，系统中该顶点组元的含量就愈少。,x点的成分：55%A+20%B+25%C,2、三元相图的平面化（1）水平截面 即在三元相图上截取平行于成分三角形（即垂直于温度轴）的截面，也称为等温截面。水平截面上可以用杠杆定律。（2）垂直截面 是在三元相图上沿垂直于成分三角形的方向所作的截面，也称为变温截面。,说明：垂直截面的截取不是任意的，它一般按浓度三角形中的两种特定线来进行截取（平行于三角形底边的直线 或通过三角形顶点的直线）垂直截面图与二元相图有些相似，但在应用时要注意区别 利用垂直截面只能分析凝固过程，分析相变温度，分析合金不同温度下的状态，但不能对相的成分

4、和相对含量进行计算和分析，即不能应用杠杆定律。,（3）投影图 投影图有两种：一种是把空间相图的所有相区间的交线都投影到成分三角形中。另一种是把一系列等温截面中的相界线都投影到成分三角形中，并在每条线上注明相应的温度，这样的投影图就称为等温线投影图。,二、浓度三角形的性质1、等含量规则 内容：平行于三角形底边的直线上，所有各点的组成中所含对面顶点组元的含量相等。平行于AC边的直线上，B组元成分一定；平行于BC边的直线上，A组元成分一定；平行于AB边的直线上，C组元成分一定。,Q、P、R等各点所代表的合金中，C组元的含量相等，都为c，变化的只是A、B组元的含量。,2、等比例规则 内容：通过三角形顶

5、点的直线上，所有各点的组成中所含的由另两个顶点所代表的两个组元的浓度之比是恒定的。如CD线上所有各点所代表的合金中，A、B、C三个组元的含量虽然都不相同，但A、B二组元含量的比值是不变的，都等于BDAD。成反比关系,3、背向线规则 内容：在浓度三角形中若有一熔体在冷却时析出某一顶点所代表的组元，则液相中该顶点组元的含量不断减少，而其他两个组元的含量之比保持不变，这时液相组成点必定沿着该顶点与熔体组成点的连线向背离该顶点的方向移动。,4、杠杆规则 内容：设两个组成已知的三元混合物（或相）混合成一个新混合物（或相），则新混合物（或相）的组成点必在两个原始混合物（或相）组成点的连线上，且位于两点之间

6、，两个原始混合物（或相）的质量之比与它们的组成点到新混合物（或相）组成点之间的距离成反比。,比如：有P、Q两个合金，已知其成分分别为：P合金60%A+20%B+20%C；Q合金20%A+40%B+40%C；又已知P合金在新配成的合金中所占百分比为75%。求新合金的成分：,已知：=75%代入AC坐标轴上的坐标值：=75%，求得：xA=50 再代入AB坐标轴上的坐标值：=75%，解之：xB=25 再由 xA+xB+xC=100 xC=25 新合金R的成分：50%A+25%B+25%C,推论：由一相分解为两相时，这两相组成点必然分布于原始组成点的两侧，且三点成一条直线，而且在该直线上可以利用杠杆规则

7、求得两相的相对含量。,5、重心规则,（1）重心位置规则 M、N、Q三相混合，形成新相P，P点处在MNQ内部。MNS，SQP MNQP 重心位置规则,含义：P相可以通过M、N、Q三相合成而得，P相的数量等于M、N、Q三相数量之总和，P相的组成点处于M、N、Q三相所构成的三角形内，其确切位置可用杠杆规则分步求得。反之，从P相可以分解出M、N、Q三相。如果已知M、N、Q三相的成分，则可以分两步使用杠杆规则求出它们的相对含量。,P点所处的这种位置称为重心位置。注意：这里的重心位置是指质量中心，或力学中心位置，而并非几何中心位置。若P为液相点，则上述过程为低共熔过程，或称为三相共晶转变。若P为固相点，则

8、上述过程称为三相共析转变。,（2）交叉位置规则 新相P点的位置不在M、N、Q所形成的三角形内，而是在三角形某条边的外侧，且在另外两条边的延长线所夹的范围内。MNT，PQT PQMN 交叉位置规则,含义：P和Q合成可以得到M和N相，或要使P相分解为M和N，必须加入Q。反之，M、N相合成也可以得到P和Q相。当P点为液相组成点的位置时，上述转变就是液相回吸一种晶相而结晶析出另外两种晶相的一次转熔过程，这种转变称为单转熔转变，或包共晶转变。若P点也为固相成分，这种转变就称为包共析转变。,（3）共轭位置规则 P点处在M、N、Q三相所形成的三角形某顶角的外侧，且在形成此顶角的二条边的延长线范围内。PQNM

9、 共轭位置规则 含义：要由P转变为M，必须在P中加入N和Q才可以实现。,当P点为液相点时，便是液相回吸两种晶相而析出另外一种晶相的二次转熔过程。这种转变称为双转熔转变，或包晶转变。若P点也为固相成分，这种转变就称为包析转变。重心规则 的 用途：判断无变量点的性质。,三、三元系统相图的基本类型1、具有一个低共熔点的三元系统相图（三元共晶相图）三个组元在液相中完全互溶，在固相中完全不互溶，三组元各自从液相分别析晶，不形成固溶体，不生成化合物（1）立体状态图,二相共晶线：E1E表示LA+B二相共晶的二相共晶转变线 E2E表示LB+C二相共晶的二相共晶转变线 E3E表示LC+A二相共晶的二相共晶转变线

10、 三相共晶点（或三元低共熔点）：三条二相共晶线的交点E LA+B+C 该转变在恒温下进行，是一个水平面，这个水平面就称为三相共晶面。,液相面 AE1EE3A面：它是LA晶相的起始温度；BE1EE2B面：它是LB晶相的起始温度；CE2EE3C面：它是LC晶相的起始温度。三个液相面的交线就是三条二相共晶线E1E、E2E和E3E，也称为界线，或单变量线。最后汇于一点E，称为三相共晶点。,固相面 过E点的三相共晶面。（图中未画出）所有经过该面的合金，都通过三相共晶转变（L A+B+C）将所有液相全部转变完。,相区 液相面以上的空间是液相存在的单相区；固相面以下是三种固相平衡共存的相区；在液相面和固相面

11、之间的空间内是液相和一种晶相平衡共存的二相区或液相与两种晶相平衡并存的三相区。,（2）平面投影图,三角形的三个顶点A、B、C是三个单元系统的投影 三条边是三个二元系统的投影 e1、e2和e3分别是三个二元系统的低共熔点的投影。三个初晶区（A）、（B）、（C）是三个液相面的投影,含义：若合金处于某初晶区中，则就要发生从L相开始析出该初晶的转变。比如：合金处于Ae1Ee3A区中，则发生的转变为LA晶相；合金处于Be1Ee2B区中，则发生的转变为LB晶相；合金处于Ce2Ee3C区中，则发生的转变为LC晶相。,三条界线e1E，e2E和e3E是空间中的三条界线的投影 含义：若合金冷却结晶过程中，液相成分

12、到达了这三条线上，则发生对应的二相共晶转变。e1E：LA+B二相共晶 e2E：LB+C二相共晶 e3E：LC+A二相共晶,E点是空间状态图中低共熔点E点的投影（称为无变量点）含义：当液相成分到达E点时，发生三相共晶转变。即：LA+B+C,（3）投影图上的温度表示方法 将一些固定的点（如纯组元或化合物的熔点，二元和三元的无变量点等）的温度直接标在图上或另列表注明。在界线上用箭头表示温度的下降方向。三角形边上的箭头则表示二元系统中液相线温度下降的方向。,在初晶区内，温度用等温线表示。所谓等温线是指水平截面与立体相图的曲面相交所形成的交线，通常，在等温线上要注明温度。液相面愈陡，投影图上等温线便愈密

13、。根据投影图上的等温线可以确定熔体在什么温度下开始结晶以及系统在某温度时与固相平衡的液相组成。,（4）冷却结晶过程,三元熔体M的冷却结晶过程：,（5）冷却结晶过程中各相含量的计算 当液相组成刚刚到达D点时，系统中为组成D的液相与C晶相两相平衡并存。当液相刚刚到达E点时，系统中为组成E的液相、A晶相、C晶相三相平衡共存。,先求出液相量和总的固相（包含A、C两种晶相的混合物）量：再求两种晶相的含量：,2、具有一个一致熔融 二元化合物的三元 系统相图,（1）初晶区 四个初晶区：（A）、（B）、（C）为三个纯组元的初晶区，（S）为化合物S的初晶区。它们的成分分别在A、B、C、S点。含义：若合金位于某初

14、晶区中，则在冷却结晶时，首先发生的转变是从液相中析出对应的初晶。化合物S的组成点S在其初晶区内部。这是一致熔融化合物的特点。,（2）界线 e1E1线：LA+S二相共晶 e2E2线：LB+S二相共晶 e3E2线：LB+C二相共晶 e4E1线：LA+C二相共晶 E1E2线：LC+S二相共晶,（3）三元无变量点 El点：LE1 ASC E2点：LE2 BSC E1、E2这两个点都是低共熔点。（4）CS线 CS线为C和S两个晶相组成点之间的连线，通常就称为连结线，简称为连线，也称为共轭线。,CS线反映的是以C和S为组元的二元系统。该二元系统也是一个简单的共晶转变，其共晶点为m点。m点是连结线和界线的交

15、点。由于m点又是界线E1E2上的温度最高点，因此m点又被称为鞍形点，也称为范雷恩点。事实上，图中，AS线、SB线、BC线、CA线也都是连接线，它们与界线的交点e1、e2、e3、e4也都是鞍形点。,（5）连线规则 连线规则是用来判断界线温度下降方向的一个规则，也称为最高温度规则。内容：在三元系统中，两个初晶区之间的界线（或其延长线），如果和这两个晶相的组成点的连线（或其延长线）相交，则交点是界线上的温度最高点，界线上的温度是随着离开上述交点而下降的。,连线规则包括三种情况：,第一种情况：界线与相对应的连线直接相交。这种情况出现在有一致熔融化合物的相图中。第二种情况：界线与相对应的连线的延长线相交

16、；第三种情况：界线的延长线与相对应的连线相交。这二种情况一般出现在含有不一致熔融化合物的相图中。,（6）副三角形及三角形规则 副三角形 副三角形是指浓度三角形中，与某无变量点处液相相平衡的三个晶相的组成点连成的三角形。由于每个副三角形都是一个独立的最简单的三元系统，所以副三角形又称为分三元系统。,三角形规则 三角形规则是用来确定结晶产物和结晶结束点的一个规则。内容：先划分副三角形，则原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相对应的初晶区所包围的无变量点是其结晶结束点。,说明：a、根据三角形规则既可以判断原始熔体的结晶结束点，同时也可以判断哪些物质能够同时获得，哪

17、些则是不可能的。b、副三角形的划分原则：划分出的副三角形应该含有对应的三元无变量点，且副三角形之间不能重叠。c、与副三角形对应的无变量点可以在三角形内，也可以在三角形外。后者出现于有不一致熔融化合物的三元系统中。,d、关于副三角形的划分，有二种方法：一是根据三元无变量点划分，即把三元无变量点周围三个初晶区所对应的晶相的组成点连接起来形成三角形。该三角形就是与该三元无变量点对应的副三角形。另一种方法是把相邻两个初晶区所对应的晶相组成点连起来，不相邻的不要连，这样也可以划分出副三角形来。,3、具有一个一致熔融 三元化合物的三元 系统相图,一个一致熔融的三元化合物S（AmBnCq），其初晶区为（S）

18、，组成点为S。由图可见，组成点S和初晶区（S）都位于ABC内部，且组成点在它自己的初晶区（S）内。,图中:4个初晶区：（A）、（B）、（C）和（S）。6条界线：e1E1、e2E2、e3E3、E1E2、E2E3和 E1E3。3个三元低共熔点：E1、E2和E3。连线AS、BS、和CS都代表一个真正的二元系统，m1、m2和m3都是鞍形点，分别为其二元低共熔点。,用连线规则可以判断各界线的温度下降方向，并用标在界线上的箭头表示温度的下降方向。根据划分副三角形的方法可以把系统划分为三个副三角形ASC、BSC和ABS。可以看出每一个副三角形都相当于一个最简单的三元系统。,4、具有一个不一致熔融 二元化合物

19、的三元系 统相图（l）相图介绍,A、B两组元间生成一个不一致熔融化合物S。化合物S的组成点不在其初晶区内，这是所有不一致熔融二元或三元化合物在相图上的特征。判断化合物性质的方法：不论二元或三元化合物，其组成点在自己的初晶区以内的，是一致熔融化合物；组成点在自己的初晶区以外的，是不一致熔融化合物。,初晶区 4个初晶区（A）、（B）、（C）、（S）。界线 e1E线：LA+S二相共晶 e2P线：LB+C二相共晶 e3E线：LA+C二相共晶 PE线：LC+S二相共晶 pP线：LBS,注意：单箭头表示共熔性质的界线，而双箭头表示转熔性质的界线。界线性质的判断方法：通过界线上各点作切线与两相应晶相组成点的

20、连线相交，如果交点都在连线之内则为共熔界线；,如果交点都在连线之外（即与连线的延长线相交），则为转熔界线，且是远离交点的那个晶相被转熔（回吸）；如果交点恰好和一晶相组成点重合，则该点为界线性质转变点，在该点的液相只析出该晶相组成点所代表的晶相。这种方法称为切线规则,无变量点E、P E点：LE ASC 共晶转变 P点：LPB S十C 单转熔过程，或包共晶转变,无变量点性质的判断方法：、根据重心规则判断 若无变量点处于相对应的副三角形内的重心位置，该无变量点为低共熔点。若无变量点处于相应的副三角形之外，则是转熔点，而且在交叉位置的是单转熔点，在共轭位置的是双转熔点。,、根据无变量点周围三条界线的温

21、度下降方向进行判断 若无变量点周围三条界线上的温降箭头都指向它，该无变量点是低共熔点；若无变量点周围三条界线的温降箭头有两个指向它，一个箭头离开它，这个无变量点是单转熔点；若无变量点周围三条界线的温降箭头有一个指向它，另外两个箭头离开它，这个无变量点是双转熔点。,在三元相图中，低共熔点也称为三升点，因为从该点出发有三条升温界线；单转熔点又称双升点，因为从该点出发有两条升温界线；双转熔点又称双降点，因为从该点出发有两条降温的界线。,（2）冷却结晶过程,熔体l的结晶过程：熔体2的结晶过程：,熔体3的结晶过程：,几点规律：熔体的结晶过程，一定是在与熔体组成点所在副三角形相应的无变量点结晶结束，而与此

22、无变量点是否在该三角形内无关。双升点P上的转变过程可能有三种不同的结果：a、液相先消失，B晶相有剩余，结晶过程在P点结束。,b、晶相B先消失，液相有剩余，转熔结束，结晶未结束，液相组成要继续沿着界线降低温度，析出晶体。c、液相与B晶相同时消失，结晶结束，结晶产物为S、C两种晶相。所以转熔点可以是结晶结束点，也可以不是。低共熔点则一定是结晶结束点。,在转熔线上的结晶过程，有时会出现液相组成点离开界线进入初晶区的现象，称之为“穿相区”。“穿相区”现象一定发生在界线转熔的过程中。当被回吸的晶相被回吸完时，系统中只剩下液相和一种晶相两相平衡共存时，才可能发生。,5、具有一个不一致熔融三元化合物的三元系

23、 统相图,（1）相图分析 图（a）：图中有四个初晶区，六条界线，三个无变量点。E2P界线性质比较复杂 m1P段为转熔线，转变：LA S；m1F段为转熔性质，即：LA S；FE2段为共熔性质，即：L AS；,系统中有三个无变量点 三个无变量点E1、E2和P，可以划分出三个副三角形：ASC、BSC和ASB。由于E1和E2点在对应的副三角形BSC和ASC内，所以它们是低共熔点，发生共晶转变。而P点在对应的副三角形ASB以外，呈交叉位置，所以P点是双升点，该点进行的转变是包共晶转变：LA SB。,图（b）：E1E2是条共熔性质的界线，E2R是条转熔线，而E1R是条性质发生变化的界线，靠近R点的一端nR

24、是转熔线：LB S，而靠近E1点的一端nE1是共熔线：L S十B，n点为界线性质转变点。E1和E2都在自己所对应的副三角形内，是低共熔点；而R点在对应的副三角形ABS外，呈共轭位置，所以R点为双转熔点：LRAB S,（2）冷却结晶过程,熔体M1：熔体M2：,6、具有一个低温稳定、高温分解二元化合物 的三元系统相图,（1）化合物的特征 化合物S的组成点在AB边上，故为二元化合物。这个化合物在TR温度以下才能稳定存在，温度高于TR，则分解为A、B两种晶相。由于其分解温度低于A、B两组元的低共熔温度，因而不可能从A、B二元的液相线Ae3和Be3直接析出S晶体。正因为如此，投影图中S晶体的初晶区不会与

25、AB边相接触。,（2）相图特点 该系统有三个三元无变量点P、E和R，但只能划分出与P和E对应的两个副三角形。P点在对应的ASC外的交叉位置，是双升点。E点在对应的BSC内的重心位置，是低共熔点。,R点周围的三个初晶区是（A）、（S）、（B），对应的三种晶相的组成点A、S、B在一条直线上，不能形成一个副三角形。但在R点上仍然为四相平衡共存，在R点上进行的过程是化合物的形成或分解过程，即：AB S（AmBn）这种无变量点称为过渡点。从R点周围三条界线上的温降方向看，类似于双降点，所以R点是具有双降点形式的过渡点。,（3）冷却结晶过程 熔体M的冷却结晶过程：液相刚到R点时：液相组成离开R点时：,7、

26、具有一个低温分解、高温稳定的二元化合 物的三元系统相图,化合物S的组成点在AB边上，故为二元化合物。这个化合物在高于TP温度是稳定的，它有自己的初晶区，也可以由二元熔体直接结晶得到，但在低于TP温度时不稳定，要分解为A、B两种晶相。P点同样没有对应的副三角形，P点周围三个初晶区所对应的晶相组成点A、S、B在一条直线上，因此P点也是个过渡点。,由于它形似双升点，因此它是具有双升点形式的过渡点。在P点的相平衡关系为 S（AmBn）AB 判断过渡点的方法：如果无变量点周围三个初晶区所对应的晶相组成点在一条直线上，无变量点没有对应的副三角形，则该无变量点便是过渡点。,8、具有多晶转变的三元系统相图,图

27、（a）：出现了一条多晶转变等温线tn。发生的转变是：A A 注意：多晶转变等温线与一般界线的区别，在多晶转变等温线的两侧一定有同组元的不同晶型存在，而且在多晶转变等温线上不标箭头。,图（b）：多晶转变的等温线与界线e3E有一个交点N。N点称为多晶转变点，其相平衡关系为：A A 多晶转变点没有对应的副三角形。,图（c）：多晶转变的等温线与界线e1E交于Nl点，与界线e3E交于N2点，形成两个三元无变量的多晶转变点。在N1点上的相平衡关系为：A A 在N2点上的相平衡关系则为：A A,四、复杂三元相图的分析方法（1）判断化合物的性质 首先要了解系统中有哪些化合物，其组成点和初晶区的位置，然后根据化

28、合物的组成点是否在它的初晶区内，判断化合物的性质。（2）划分副三角形 根据划分副三角形的原则和方法把复杂的三元相图划分为若干个分三元系统，使复杂相图简化。,（3）判断界线的温度走向 根据连线规则判断各条界线的温度下降方向，并用箭头标出。（4）判断界线性质 应用切线规则判断界线是共熔性质还是转熔性质；确定相平衡关系。共熔界线上用单箭头，转熔界线上用双箭头标出温度下降方向以示界线性质不同。,（5）确定三元无变量点的性质及其相平衡关系 根据三元无变量点与对应的副三角形的位置关系或根据交汇于三元无变量点的三条界线的温度下降方向来判断无变量点是低共熔点（三升点）、单转熔点（双升点）还是双转熔点（双降点）

29、。,说明：还有一种三元无变量点，多晶转变点。其特点是：其中的一条界线为等温线，即线条上没有箭头。（6）分析冷却结晶过程或加热熔融过程 即按照冷却或加热过程的相变规律，分析结晶或熔融过程。必要时用杠杆规则计算冷却或加热过程中平衡共存的各相含量。,注意以下两种情况：系统组成点正好位于界线上 若界线是共熔线，则熔体冷却时将直接发生共晶转变，同时析出两个晶体。若界线是转熔线，其熔体结晶时并不发生转熔（因为没有任何晶体可转熔），而是析出单一固相，液相组成点直接进入单相区（即某一晶体的初晶区）并按背向规则变化。,系统组成点正好位于无变量点上 若无变量点是三元低共熔点，则熔体结晶时是共同析出该三组元的固相，

30、即进行共晶转变；若无变量点是单转熔点，则其熔体结晶时在无变量点并不发生四相无变量过程，也不发生转熔，而是液相组成点沿某一界线变化结晶，具体的结晶性质由第点判断；,若无变量点是双转熔点，其熔体结晶时在无变量点也不发生四相无变量过程，即不发生转熔，而且也不沿界线变化，而是析出单一固相。这时液相组成点进入单相区并按背向规则变化。,五、专业三元系统相图举例 1、CaO-Al2O3-SiO2系统相图,（1）化合物情况,（2）界线的温度走向及其性质 如果相图中未给出，则可以通过连线规则和切线规则进行判断。（3）划分副三角形，确定三元无变量点及其转变 类型 该相图可以划分出15个副三角形，对应的有15个三元

31、无变量点，其性质如表6.9所示。,说明：本系统实际有16个三元无变量点，方石英和磷石英的多晶转变等温线（1470）和界线的交点“16”是个多晶转变点，在这个点上的相平衡关系为：方石英 鳞石英。,（4）冷却结晶过程分析,熔体P的冷却结晶过程：,（5）相图应用 硅酸盐水泥配料范围的选择 硅酸盐水泥熟料的主要成分：CaO、Al2O3、SiO2和Fe2O3。熟料中各种矿物的含量：C3S 4060，C2S 1530，C3A 612，C4AF 1016。主要晶相是C3S，具有水硬性能高的特点，可 以保证水泥的强度。,硅酸盐水泥的配料范围，应该选择在C2S-C3S-C3A内，且靠近C3S处。如果配料点在Ca

32、O-C3S-C3A内，析晶产物为CaO、C3S和C3A，含有游离氧化钙，造成水泥安定性不良。因为CaO水化速度慢，体积效应大，从而影响水泥的安定性。,如果配料点在三角形C2S-C3A-C12A7中，则析晶产物为：C2S、C3A、C12A7。这种组成中缺少了硅酸盐水泥中最主要的矿物C3S，而代替它的是水硬性很小的C12A7，则必然导致水泥熟料的强度很低，不能满足使用要求。所以C12A7是硅酸盐水泥中不希望有的成分。,烧成 硅酸盐水泥的烧成过程并不是把配好的料加热至完全熔融，然后平衡冷却析晶，而是采用部分熔融的烧结法生产熟料。烧成时保证30左右的液相，最有利于C3S的生成。因此，熟料矿物的形成并非

33、完全来自液相析晶，通常，固态组分之间的固相反应也起着重要的作用。,比如，配料组成在C2S-C3S-C3A中的系统，从相图上看，只有加热到1455（K点）才会出现液相。但由于在1200以下组分间通过固相反应会生成反应速度比较快的C12A7、C3A、C2S等晶相，因此液相开始出现的温度并不是K点的1455，而是与C12A7，C3A，C2S三种晶相平衡的F点温度1335。F点是个低共熔点，在这点上C12A7C3AC2SL。,如果液相量不合适，可以采用提高烧成温度或调整配料等措施进行调节。一般选择调整配料的方法，主要调整Al2O3的加入量，增加Al2O3含量会使液相量增多，降低Al2O3含量会使液相量

34、减少。,冷却 平衡冷却：指冷却速度很慢，使每一步过程都能达到平衡，其析晶产物符合三角形规则。P点配料：C2S14.6 C3S63.9 C3A21.5,急冷：由于冷却速度很快，使液相完全失去析晶能力，液相中的质点来不及进行有序排列便固化了，使液相全部转变为玻璃相。对P点配料，如果液相刚到K点便马上急冷，这时系统中有16.2液相可能全部转化为玻璃体。得到的产物是C3S、C3A和玻璃相。这种产品中C3S含量约74，有利于提高产品质量。,独立析晶：是在转熔过程中发生的，它是指由于冷却速度较快，被回吸的晶相有可能被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程。P配料点

35、：当液相在K点进行LC3SC2SC3A的转熔过程时，如果冷却速度较快，C3S被析出的C2S和C3A所包裹，液相便不能和C3S接触了，回吸过程无法进行。,液相便作为一个原始熔体离开K点，沿着KF界线向F点移动，进行独立的析晶过程。到达F点进行低共熔过程，LC2SC3AC12A7。所以熟料中有可能出现C12A7晶相。如果独立析晶也未进行到底，还可能使熟料中残留部分玻璃相。熔体P在K点发生独立析晶后的产物是C2S、C3S、C3A和C12A7，还可能有玻璃相。,石灰极限线 硅酸盐水泥的强度与熟料中C3S的含量有关，C3S含量高，强度就高。为了在熟料中获得较多的C3S，在配料时常常提高CaO的含量。但C

36、aO的含量并不是越高越好，因为高到CaO不能完全化合时，熟料中会形成游离CaO，影响水泥的安定性。因此，配料时CaO的含量有个极限，体现在相图中，是一条石灰（氧化钙）极限含量线，简称石灰极限线。,从理论上讲，石灰极限线取在C3S-C3A线上即可，因为在平衡析晶条件下，配料在C3S-C3A线以右，析晶产物中便不会有CaO晶相出现。但实际上，由于生产过程达不到平衡状态，开始析出的CaO有可能不完全被回吸而成为熟料中的游离CaO。因此在实际生产中将石灰极限线向右移动了一点，以C3S-h线作为石灰极限线。,2、Na2O-CaO-SiO2系统相图 NS-CS-SiO2系统中共有4个二元化合物NS、NS2

37、、N3S8、CS；4个三元化合物N2CS3、NC2S3、NC3S6和NCS5。这些化合物的性质和熔点列于表6.10。本系统共有12个三元无变量点，这些无变量点的性质、温度和组成列于表6.11。,熔体1：,相图应用：（1）确定玻璃组成 生产玻璃的原则：抑制结晶过程。组成位于低共熔点的熔体比组成位于界线上的熔体析晶能力小，而组成位于界线上的熔体又比组成位于初晶区内的熔体析晶能力小。玻璃的组成范围：位于低共熔点或界线上。,（2）分析玻璃生产中产生失透现象的原因 在玻璃生产中，由于析晶（或失透）所析出的晶体称为玻璃失透结石，简称玻璃结石。对玻璃结石进行矿物组成鉴定，结合相图可以对结石产生的原因进行分析

38、，并提出相应的解决措施。例如，鉴定得知玻璃结石是鳞石英，那么造成玻璃析晶有可能是配料中SiO2含量偏高了，这样可以通过降低配料中的SiO2含量使结石得到避免或减少。,3、K2O-Al2O3-SiO2系统相图（自学）,4、MgO-Al2O3-SiO2系统相图（自学）,作业：P.3696.18，6.22，6.25，6.26,本章要点：6.1 相平衡及其研究方法 掌握相平衡的基本概念：相、组元、自由度等；掌握相律（表达式、应用）；了解相平衡的研究方法。6.2 单元系统相图 掌握单元相图的表示方法；掌握单元相图的基本类型及其各自的特点；了解几种常见的专业系统相图。,6.3 二元系统相图 掌握二元相图的表示方法；掌握杠杆规则；掌握二元相图的基本类型及其各自的特点；掌握分析方法，会分析结晶过程；了解几种常见的专业二元相图（会分析）。,6.4 三元系统相图（重点）掌握三元相图的表示方法；掌握浓度三角形，包括各种规则；掌握三元相图的基本类型及其各自的特点；掌握复杂相图的分析方法，会分析室温组成 及其结晶过程；掌握几种常见的专业三元相图（会分析）。,本 章 结 束,