5、外界影响因素
影响系统平衡状态的外界因素包括： 温度、压力、电场、磁场、重力场等等。外界影 响因素的数目称为影响因素数，用符号n表示。
在一般情况下只考虑温度和压力对系 统平衡状态的影响，即n＝2。
对于凝聚系统，由于在相变过程中压
力Байду номын сангаас持常数，则外界影响因素主要是温度，即n＝
1。
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二、相律
合金的相平衡条件 ：每个组元在各相 中的化学位相等。
若该反应能够达到平衡，则有 一个独立的化学反应平衡常数。
此时，虽然组元数＝3，但独 立组元数C＝3－1＝2。
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4、自由度 在一定范围内，可以任意改
变而不引起旧相消失或新相产生的独立 变量称为自由度，平衡系统的自由度数 用F表示。
这些变量主要指组成（即组 分的浓度）、温度和压力等。
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缺点： 实验工作量大，测定相图比较费时
；对试样要求严格。
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四、应用相图时需注意的几个问题
（1）实际生产过程与相图所表示的平衡过程有差
别，会产生介稳相
平衡冷
在实际生产中，退火工艺看作
却。其它工艺均不能完全依照相图进行 分
析，尤其是不能根据相图进行定量分析 。
没有气相或虽有气相但其影响 可忽略不计的系统称为凝聚系统。一般地 讲，合金和硅酸盐系统都属于凝聚系统。
2、相 系统中具有相同物理与化学性
质的完全均匀部分的总和称为相。
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系统中，相与相之间总是以明 显的界面相互分开的，称为相界面 。
比如 ，纯金属 ： 固态时为一个相→固相 液态时也为一个相→液相 熔点状态下，固体和液体共存 ，并以界面分开，则就是两个相。
1、相律表达式
F＝C－P十n
F＝C－P十2
对于凝聚系统，n＝1 ：F＝C－P十1
系统中组分数C越多，则自由度数F就 越大；相数P越多，自由度数F越小；自由度为零 时，相数最大；相数最小时，自由度最大。
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2、相律的应用 ① 利用相律可以确定系统中可能存在的最多平
衡相数 eg1：对单元系—纯金属来说，C=1，
C＝1，称为单元系统； C＝2，称为 二元系统； C＝3，称为三元系统等。
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组元与独立组元的关系：
（1）如果系统中不发生化学反应，则：
独立组元数＝物种数（即组元数）
（2）如果系统中存在化学反应并建立了平衡，
则：
独立组元数＝物种数一独立化学反应数
立化学平衡关系式数）
（指独
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例如，由CaCO3、CaO、CO2组 成的系统，在高温下存在下述反应：
合金的凝固存在一定的温度范围 ∵ 纯金属凝固时，二相共存，P=2
，而C=1，代入公式，则f=0，∴温度不能改变 。
而二元合金凝固时，也是二相共存 ，P=2，C=2，则 f=C－P+1=1，即存在一个变 量。对于给定成分的合金，其温度可以变化。
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三、相平衡的研究方法 1、动态法
最普通的动态法是热分析法。这种 方法主要是观察系统中的物质在加热和冷却过 程中所发生的热效应。
在金属合金中，以纯元素为组 元，而在硅酸盐系统中，则以各氧化物 作为系统组元。
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独立组元是指足以表示形成平衡系统 中各相组成所需要的最少数目的物质（组元）， 也称为独立组分。
独立组元的数目，称为独立组元数， 以符号C表示。按照独立组元数目的不同，可以 对系统分类。通常把具有n个独立组元的系统称 为n元系统。
系。 （3）相与物质的数量多少无关，即一个相
不一定只精品含课件有一种物质。
（4）几种物质混合后，既可能形成一个 相，也可能形成几个相。 对于固体系统，有以下几种情况
： ① 形成机械混合物 ② 生成化合物 ③ 形成固溶体 ④ 同质多晶现象
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3、组元、独立组元 组元是指系统中每一个能单
独分离出来并能独立存在的化学纯物质 ，也称为组分。组元既可以是纯元素， 也可以是稳定的化合物。
第六章 相平衡和相 图
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合金相图是表示合金在热力学 平衡条件下相或状态与温度、成分之间 关系的图形，又称为状态图或平衡图。
合金相图的用途： ① 利用相图可以知道各种成分的合金在不
同温度下有哪些相及各相的相对含量和 成分，以及温度变化时发生的相的变化 。
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这种相与相之间的转变称为相变 。 ② 利用相图可以分析平衡状态下合金的组
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一个系统中所含相的数目，叫 做相数，以符号P表示。
按照相数的不同，系统可以分 为：单相系统（P＝1），二相系统（P＝ 2），三相系统（P＝3）等等。
含有两个相以上的系统，统称 为多相系统。
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几点规律： （1）一种物质可以有几个相。 （2）相是一个抽象的概念，它一般不涉及
具体的形态，也与其是否连续没 有关
热分析法又包括冷却曲线法和差热 分折法。此外还有热膨胀曲线法和电导（或电 阻）法。
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冷却曲线法测定相图的原理和步骤：
① 配制合金
② 测定相变临界点
冷却曲线上的转折点即相变临界点 。
③ 作图
将具有相同意义的点联结成线—— 称为相界线。
④ 标注名称
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冷却曲线法的特点： 优点：
方法简单，测定速度较快。 缺点：
fmax=1 （温度） 若f=1，代入得 P=1 f=0，则 P=2 最大平精品衡课件相数为2
eg2：对于二元系合金来说，C=2，fmax=2 若f=2，→ P=1 f=1，→ P=2 f=0，→ P=3 可见，二元合金平衡状态最多
可有三个相共存 。
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② 利用相律可以分析凝固现象 eg3：纯金属的凝固只能在恒温下进行，而二元
要求试样均匀，测温要快而准；
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2、静态法（即淬冷法) 淬冷法的基本思想是在室温下研究
高温相平衡状态。
淬冷法测定相变临界点的原理： 对淬火试样进行显微镜观察或x射
线物相分析，据此确定相的数目及其性质随组 成、温度而改变的关系。
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淬冷法的特点： 优点：
直观，可以用肉眼借助显微镜直接 观察 ；准确程度高。
织，并进而预测性能。 ③ 合金相图还是制订合金熔炼、铸造、锻
造、焊接和热处理工艺的重要依据。
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6.1 相平衡及其研究方法 一、相平衡的基本概念 1、系统
通常，我们把选择的研究对象 称为系统。而系统以外的一切物质都称为 环境。
当外界条件不变时，如果系统 的各种性质不随时间而改变，则这系统就 处于平衡状态。 精品课件