合金的相图是金属元素之间相互作用最生动和最详尽的几何学描述。包括其间一切物理和化学的反应平衡都会在相图上一一表露无遗。合金相图是化学、物理、冶金、材制、金属、热处理、焊接、铸造等领域所需的重要基础数据。

    国内外的合金相图集已有多达20种以上版本出版。二元合金相图之中最权威的首推T.B.Massaiski主编的《二元合金相图集》（Binary Alloy Phase Diagrams），1990年出了第2版，约3000页，分三卷。此手册不但数据搜集丰富，相图表达清晰，多数相图还经过可靠性评估，而且所有相图的组成坐标均采用摩尔分数和质量分数两张图对比列出，对于理论研究和实际应用最为方便。国内由戴永年主编的《二元合金相图集》则有收集最为齐全的优点，相图的数量高达2167幅之多，对于已发表过的二元相图少有遗漏。至于三元合金相图集，则以1995年美国P.Villars等人编辑出版的《三元合金相图手册》（Hand Book of Ternary Alloy Phase Diagrams）最为权威，目前出版有10卷之多，超过13000页。这一手册内容数据丰富，包括同一体系多个作者发表的并不一致的相图也都一一并列；液相限（liquidus）投影、等温及多温截面、零变点（invariant points）的化学反应以及体系中所出现中间相的晶体学数据都有详尽的叙述，非常适用于科研和实践的需要。但是这一手册部头过大，数据编辑复杂，作为工作中随时查阅用并不方便，尤其书价昂贵，国内只有极个别的单位有这一手册的引进。

    除部分贵金属的体系以外，国内尚未见有系统的三元合金相图集编纂出版，对科研和技术实践的需要来说实属一大缺失，因此编辑一本以三元合金为主要内容，便于查阅的相图集，实属必要之举。

    三元合金相图包括液相限的投影和固相中的反应。这些资料浩如烟海，全面地重新独立搜集、编辑和整理出版三元合金的相图集，是一顶工程浩大，难于实施的工作。现在我们以现有资料为基础进行摘编、重组，订正和重绘了有关的相图，与此同时，充分查阅了近20年来的文献资料，进行了补充，也极力关注并收集了国人的一些工作，组成了现在这本《三元合金相图手册》，希望它能有益于国内科技界的研究和实践工作的需要。

    考虑到多层次读者的需要，将本书分成为3篇：第1篇是合金相图概论，采用简单、易读的语言概略叙述了必要的相图基础，希望对那些对相图比较生疏的读者有所帮助，以使他们能够比较万便地运用本书。第2篇是三元合金相图集，其收集了近千幅三元相图液相限的投影，液相限是相图中最生动、最重要的部分，这里排除了多温和等温截面图以及零变点（invariant points）化学反应等数据。这一方面缘于精练版面和篇幅的考虑，另一方面也是由于读者如果对第1篇的内容有相当的理解，再结合侧边的二元相图，常可估绘出三元系固相中大致的相关系，也不难自行写出零变点的化学反应方程。第3篇是元素的物理、化学和力学参数，这些数据对相图的实践分析有很重要的意义。在这里将元素有关数据以填入周期表的方式表达出来，不但查阅方便，更有利于观察元素性质之间的相互辩证关联。

    由于计算机技术的发展，近十余年来的文献中，根据热力学基本参数进行相图的计算已渐成趋势，这对优化实验相图起了很好的作用。但是不同作者由于所用计算方法和程序的不同，基础数据取舍的相异，描绘出同一体系的相图，往往有很大的差别。归根到底，计算相图的可靠确立，需要有足够实验数据的佐证。本书在某些体系缺乏实验相图资制的情况下，也收集了部分有关的计算相图，作为必要时的参考。

    为了更便于实用，特别统一了本书中相图的规格，所有三角相图顶端到底边的距离都严格调整为10Omm，这样使用者就能用米尺方便地直接量出任何状态点的组成而不需另行换算。

    本书的相图绝大多数采用摩尔分数的三角坐标表达。由于多方搜集来的相图坐标表达方式不一，书中已经尽量将相图转换成统一的格式，但是相图组成坐标的全面转换不是很容易做到的，因此不少相图只好直接采用了原文献的组成坐标，这样就既有摩尔分数坐标和质量分数坐标的相图，又有三角坐标和直角坐标的相图。我们对克服这一缺点的能力有限，只好向读者表达歉意了，也同时希望读者能注意相图组成单位的标注，以免应用时引起混乱。

    书中，无论对相图原理的诠释还是对相图数据的整理和表达，编者都已竭尽所能，力求准确、清晰和无误，但限于编者的学识和编辑技术的水平，书中不足、不当和错误之处仍然在所难免，衷心希望读者能够不吝指款，以便舍后得以及时修正。

    编者要感谢卢洁红硕士和张雷硕士，他们在为本手册搜集资制的过程中付出了巨大的努力。

    编者特到要向国家自然科学基金委员会的陈荣教授、北京科技大学的姜建壮教授和昆明贵金属研究所的刘泽光研究员表示衷心的感谢，他们对本手册的编辑出版给予了热情的鼓励、支持和帮助。

前言

第1篇 合金相图概论

第1章 相图中的一些基本概念和术语

1.1 相

1.2 体系

1.3 相平衡

1.4 组元

1.5 体系的自由度

1.6 体系的液相限和固相限

1.7 结线、相区、相边界和相图

1.8 结晶过程

第2章 单元系相图

第3章 二元系相图

3.1 简单二元低共熔系

3.2 固相完全互溶的二元系

3.3 固相中组元间有限互溶的二元系

3.3.1 转熔型固相有限互溶的二元系

3.3.2 低共熔型固相有限互溶的二元系

3.4 有新化合物或新中间相生成的二元系

3.4.1 生成同分熔化化合物（congruent melting compound）的二元系

3.4.2 生成异分熔化化合物（incongruent melting compound）的二元系

3.4.3 化合物降温反而分解的二元系

3.5 液相分层的二元系

3.5.1 二组元间有低共熔或转熔反应而同时液相又分层的二元系

3.5.2 二组元间有化合物生成而化合物熔化时分解为两个液相的二元系

3.5.3 一个固相组元熔化时与另一固相组元相互间完全没有作用，同时液相也分层的二元系

3.6 二元系中固相反应平衡的滞后

3.7 组元有多晶转变点和固相中有固相相反应的二元系

3.7.1 只有一个组元具有多晶转变点的二元系

3.7.2 两个组元都有多晶转变点的二元系

3.7.3 固溶体相冷却过程中有新化合物相产生的二元系

3.7.4 连续固溶体冷却过程中分裂为有限固溶的二元系

3.8 二元系相图总结

3.8.1 再述相区的定义和构成

3.8.2 二元系中三相平衡水平线的化学反应性质

3.8.3 二元系相图的副分（biangulation）

3.8.4 相区边界规则

3.9 相图的实验构筑

3.9.1 热分析方法

3.9.2 差热分析（DTA）和示差扫描量热（DSC）法

3.9.3 目测变温法（visual polythermometric method）

3.9.4 相边界的淬冷法判定

3.9.5 组成性质图法

3.9.6 相图研究方法总结

第4章 三元系相图

4.1 三元立体相图的投影和组成的表达

4.1.1 怎样读取三元相图坐标的组成？

4.1.2 怎样将三元相图中某状态点的摩尔分数组成坐标转换为质量分数组成坐标？

4.1.3 怎样将三元相图中某点的质量分数组成坐标转换为摩尔分数组成坐标？

4.1.4 其它形式的相图坐标

4.2 三元简单低共熔系相图

4.3 侧边二元系具有连续固溶体的三元系相图

4.4 二元系侧边为连续固溶体和有限固溶体混合的三元系

4.4.1 一个侧边是低共熔型的有限固溶体而另两个侧边都是连续固溶体的三元系

4.4.2 两个侧边是低共熔型的有限固溶体而只有一个侧边是连续固溶体的三元系

4.4.3 两个侧边是转熔型的有限固溶体而另一个侧边是连续固溶体的三元系

4.4.4 两个侧边分别是低共熔型和转熔型的有限固溶体而另一个侧边是连续固溶体的三元系

4.5 三个侧边都是二元低共熔型有限固溶体的三元系相图

4.6 有化合物生成的三元系

4.6.1 有同分熔化化合物生成的三元系和三元系的副分（triangulation）

4.6.2 一个侧边二元系有异分熔化化合物生成的三元系

4.6.3 两个侧边二元系都有异分熔化化合物生成的三元系

4.6.4 体系内部有异分熔化化合物生成并且有两个P点和一个E点的三元系

4.6.5 体系内部有异分熔化化合物生成并且有双转熔反应的三元系

4.7 液相分层的三元系

4.7.1 在一个组元液相限初晶区上有液相分层的三元系

4.7.2 液相分层跨在两个组元液相限初晶区上的三元系

4.8 三元系相图总结

4.8.1 相区的形成

4.8.2 三元相图中零变点的化学平衡反应

4.8.3 再议三元相图结晶过程的几何学诠释和涵义

4.8.4 获取三元合金相图的实验方法

第2篇 三元合金相图集

……

第3篇 元素的物理、化学和力学参数

表1 元素名称和相对原子质量

表2 元素的晶体构型、熔点和沸点

表3 元素的共价半径和原子半径

表4 元素的电负性

表5 元素的熔盐电动势

表6 元素的密度和线胀系数

表7 元素的比热容和热导率

表8 元素的电阻率和超导温度

三元合金相图索引