冶金原理第2章.ppt

,,2冶金相图-基础知识,*CaO--石灰碱性氧化物，是调节炉渣碱度（酸碱性）的重要物质。能破坏炉渣中的网状氧化物。*CaCO3.MgCO3--白云石同上*SiO2、P2O5酸性氧化物，形成网状结构氧化物，影响黏度。*Al2O3中性氧化物，是夹杂的成分之一，是引起水口结瘤的根源。*FeO、Fe2O3衡量炉渣的氧化-还原性*CaF2调节熔点和黏度具有显著意义，加入可以使熔点降低，被称为助熔剂,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,炉渣化学成分,炉渣是多种氧化物构成的熔体。CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3,主要的二元渣系相图,CaO-SiO2；Al2O3-SiO2；CaO-Al2O3；FeO-SiO2；CaO-Fe2O3,,二元相图基本类型,,,,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,1CaO-SiO2系相图,稳定化合物同份熔化化合物偏硅酸钙CaOSiO2（CS）正硅酸钙2CaOSiO2（C2S）。不稳定化合物异份熔化化合物硅酸三钙3CaOSiO2（C3S）二硅酸三钙3CaO2SiO2（C3S2）。,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,1CaO-SiO2系相图,分相图,三个分相图C-C2S，C2S-CS，CS-S,C-C2S具有一个共晶体的相图,1250-19000C存在C3S，C3SCC2SC2S-CS具有一个不稳定化合物C3S2的相图,14750C发生转熔反应（包晶反应）LC2SC3S2CS-S液相有分层现象L1S在CS相内的饱和熔体L2CS在S内的饱和熔体。,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,2Al2O3-SiO2系相图,一个稳定化合物莫来石3Al2O3.2SiO2A3S2，可溶解微量的Al2O3形成的固溶体。,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,3CaO-Al2O3系相图,三个同份熔化化合物C12A7、CA、CA2;两个异份熔化化合物C3A、CA6。,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,4FeO-SiO2系相图,一个同份熔化化合物铁橄榄石2FeO.SiO2F2S，SiO2高浓度端有液相分层,,,2.1钢铁冶金主要二元渣系相图,5CaO-Fe2O3系相图,三个异份熔化化合物2CaO.Fe2O3CaO.Fe2O3CaO.2Fe2O3,,,2.2三元系相图的基本知识及基本类型,体系有三个独立变量温度及任意两个组分浓度。三元相图表示方法以等边三角形表示三个组分浓度的变化；以垂直坐标轴表示温度。,,,2.2三元系相图的基本知识及基本类型,2.2.1浓度三角形,含义,三顶点A、B、C表示体系的纯组分。三条边分别为三个二元系。三角形内的点三元系的组成点。,物系点浓度的读取方法,1过O作BC、CA、AB边的垂线，长度为a、b、c,,2过O作BC、CA、AB边的平行线a’a’’、b’b’’、c’c’’,Aa，Bb，Cc,★浓度三角形的基本规则,等含量规则平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角组分的浓度相同。,等比规则任一顶角与对边点的连线上各点组成中，其两旁顶角组分的浓度比相同。,背向规则若物系点降到O点温度时开始析出C，则液相线CO的延长线向移动，而其他两组分（A，B）的浓度比保持不变。,杠杆规则原物系点重量分别为m，n，混合后形成新物系点O，则O必位于M，N连线上。,此规则亦适用于一个相分解为两个相。如O点重量为W，分解为M，N两相，则M，O，N必位于同一条直线上。,重心规则原物系点M1，M2，M3的重量分别为m1，m2，m3，混合后形成新物系点M，则M必位于连线三角形△M1M2M3的重心上。,此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解为M1、M2、M3三个新相时，则有,,,,,1-硅砖2-普通酸性耐火材料3-普通中性耐火材料4-刚玉质高级耐火材料5-铝酸盐水泥6-硅酸盐水泥7-碱性渣成分8-高炉渣成分9-硅酸盐玻璃,2.2.2三元相图的基本类型,初晶面组分从液相析出固相的面，固液两相平衡共存L→S1，自由度fC-φ13-212二元共晶线液相面两两相交的交线，两个固相组分同时从液相结晶析出，三相共存，L→S1S2。自由度fC-φ13-311三元共晶点（无变量点）三条二元共晶线的交点，三个组分同时从液相析出，四相共存，LS1S2S3。自由度fC-φ13-410。等温线标有温度值的投影曲线，用虚线表示。连接线两个纯组分组成点的连接线。边界线（相界线）两个结晶面（液相面）的交线,A具有简单三元共晶体的相图,面、线、点分析,面三个组分A、B、C的初晶面线三条二元共晶线e1EL→ABe2EL→ACe3EL→BC点E为三元共晶点LEABC,结晶过程分析,B具有一个稳定二元化合物的相图,面、线、点分析,面A、B、C、D四个组元的初晶面线六条二元共晶线点两个三元共晶点E1、E2；鞍心点e3,结晶过程分析,●此三元系可分为两个独立的子三元系A-B-D系、A-C-D系●子三元系为具有简单三元共晶点的相图；●位于各分三角形内的物系点的结晶过程在各自的三角形内完成。,C具有一个稳定三元化合物的相图,面、线、点分析,面A、B、C、D四个组元的初晶面线九条二元共晶线点三个三元共晶点E1、E2、E3；三个鞍心点e4、e5、e6,结晶过程分析,●此三元系可分为三个独立的子三元系A-B-D系，A-C-D系，B-C-D系；●子三元系为具有简单三元共晶点的相图；●位于各分三角形内的物系点的结晶过程在各自的三角形内完成。,具有一个稳定三元化合物的相图,D具有一个不稳定二元化合物的相图,面、线、点分析,面A、B、C、D四个组元的初晶面线五条相界线e1E二元共晶线L→BCe2P二元共晶线L→ACe3E二元共晶线L→BDP’P二元包晶线（转熔线）LA→DPE二元共晶线L→CD点三元共晶点E，LEBCD三元包晶点（转熔点）PLPACD,结晶过程分析,a点杠杆规则的应用举例刚到E点时，固、液相重量各为多少固相中B、D重量各为多少,三元相图分析方法要点物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元物系点所在的三角形，决定了液相最终消失的四相点，也决定了最终的固相由哪三个组元组成,★,2.3三元相图中线和无变量点的性质及确定法,2.3.1线的种类,相界线（边界线），连接线,2.3.2相界线（边界线）,液相面的交线称为相界线，有两类共晶线L→S1S2包晶线LS1→S2性质确定切线规则（如图A）K分相界线Pe1为两部分KP段和e1K段e1K段共晶线KP段包晶线,2.3.3连接线,有相界线（边界线）的组分才能做连接线。连接线规则若连接线与相界线相交，则a交点是相界线上的温度最高点；b化合物D在其初晶面内，是一个稳定化合物；c连接线分三角形为两个独立的三元系；d两个四相平衡点分别在它们的三角形内。若连接线与相界线不相交，则a相界线（PE）向背离连接线（CD）的方向倾斜；b化合物D不在其初晶面内，是一个不稳定化合物；c连接线把三元系分为两个部分，但两部分不独立；d△BCD内无四相平衡点，其四相平衡点P在相邻的三角形内，是包晶点LPBCD,三元系相界线与连接线,2.4有两个二元异份熔化化合物的三元系相图,初晶面A、B、C、D1、D2线P’P包晶线LC→D1P’’P包晶线LC→D2其余均为共晶线点P包晶点LCD1D2P1包晶点LCD1D2P2包晶点LD1AD2E1、E2、E均为共晶点,2.5冶金中三元相图的应用,2.5冶金中三元相图的应用,