三元系统是包括三个独立单元的系统，三元相图即三元系统的相图。工业上所使用的金属材料，如各种合金钢和有色合金，大多由两种以上的组元构成，这些材料的组织，性能和相应的加工，处理工艺等通常不同于二元合金，因为在二元合金中加入第三组元后，会改变原合金组元间的溶解度，甚至会出现新的相变，产生新的组成相。

指独立组分数为3的体系，该体系最多可能有四个自由度，即温度、压力和两个浓度项，用三维空间的立体模型已不足以表示这种相图。若维持压力不变，则自由度最多等于3，其相图可用立体模型表示。若压力、温度同时固定，则自由度最多为2，可用平面图来表示。通常在平面图上用等边三角形（有时也有用直角坐标表示的）来表示各组分的浓度。

工业上所使用的金属材料，如各种合金钢和有色合金，大多由两种以上的组元构成，这些材料的组织，性能和相应的加工，处理工艺等通常不同于二元合金，因为在二元合金中加入第三组元后，会改变原合金组元间的溶解度，甚至会出现新的相变，产生新的组成相。

因此，为了更好地了解和掌握金属材料，除了使用二元合金相图外，还需掌握三元甚至多元合金相图，由于多元合金相图的复杂性，在测定和分析等方面受到限制，因此，用的较多的是三元合金相图，简称三元相图（TernaryPhaseDiagram）。

三元相图与二元相图比较，组元数增加了1个，即成分变量是两个，故表示成分的坐标轴应为2个，需要用一个平面表示，再加上垂直于该平面的温度轴，这样三元相图就演变成一个在三维空间的立体图形，分隔相区的是一系列空间曲面，而不是二元相图的平面曲线。

等边成分三角形中特定意义的线

平行于三角形某一边的直线

凡成分位于该线上的所有合金，它们所含的由这条边对应顶点所代表的组元的含量为一定值。

通过三角形顶点的任一直线

凡成分位于该直线上的所有合金，它们所含的由另两个顶点所代表的两组元的含量之比为一定值。

定量法则

应用相律f=c-p+1

当三元系时f=4-p

故当两相平衡共存时，有f=4-2=2

即两个平衡相的成分只有一个独立改变，当一个平衡相的成分发生变化时，另一相的成分随之而改变，即两相的成分之间具有一定的关系，此关系称为直线法则。

直线法则：三元合金中两相平衡时，合金的成分点和两个平衡相的成分点，必须在同一直线上。当合金O在某一温度处于α+β两相平衡时，这两个相的成分点便定为a和b，则aob三点必位于同一条直线上，且o点位于a，b两点之间，此时α，β两相的质量比为：

由直线法则可得到以下规律：

a：当温度一定时，若已知两平衡相的成分，则合金的成分必位于两平衡相成分的连线上；

b：当温度一定时，若已知一相的成分及合金的成分，则另一平衡相的成分必位于两已知成分点的连线的延长线上；

c：当温度变化时，两平衡相的成分变化时，其连线一定绕合金的成分点而转动；

三元相图的成分表示方法

等边成分三角形

常用三角形来表示三元合金的成分，这样的三角形称为浓度三角形或成分三角形（CompositionTriangle）。常用的成分三角形是等边三角形和直角三角形。

如图5-101所示：

oa+ob+oc=AB=BC=CA

由于oa=bC=WA

ob=Ac=WB

oc=Ba=WC

因此，可用

oa代表A组元的含量，

ob代表B组元的含量，

oc代表C组元的含量。

直角成分坐标表示法

当三元系成分以某一组元为主，其他两个组元含量很少时，合金成分点将靠近等边三角形某一顶点。若采用直角坐标表示成分，则可使该部分相图更为清楚的表示出来，一般用坐标原点代表高含量组元，而两个互相垂直的坐标轴代表其他两个组元的成分。

等腰成分三角形

当三元系中某一组元含量较少，而另两组元含量较大时，合金成分点将靠近等边成分三角形的某一边。为了使该部分相图清晰的表示出来，常采用等腰三角形，即将两腰的刻度放大，而底边的刻度不变。

对于O点成分的合金，其成分的确定方法与前述等边三角形的确定方法相同，即过O点分别引两腰的平行线与AC边相交于a和c点，则：

Ca=WA=30%

Ac=WC=60%

Ab=WB=10%。

虽然，上述成分表示方法在三元相图中都有应用，但应用最为广泛的还是等边三角形。

1、具有一个低共熔点的三元系统相图

特点：三元组分各自在液态时完全互溶，而在固态时完全不互溶，不形成固溶体，也不形成化合物。只具有一个三元低共熔点。

2、生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图

在相图上的特点：其组成点位于其初晶区范围内。

要求：

（1）确定温度的变化方向；

（2）各界线的性质；

（3）会划分各分三元系统；

（4）分析不同组成点的析晶路程，析 晶终点和析晶终产物；

（5）在E1E2界线上m点是温度最高点。（连线规则）

m点：

CS连线上的温度最低点，C－S系统的低共熔点；E1E2界线上的温度最高点。称：马鞍点。

重要的规则——副三角形的划分

副三角形——指与该无变量点液相平衡的三个晶相组成点连接成的三角形。

副三角形化的原则是要划分出具有可操作的副三角形，即画出的副三角形应有与其相对应的三元无变量点。

① 根据三元无变量点划分，因为除多晶转变和过渡点外，每个三元无变量点都有自己所对应的三角形，将与无变量点周围三个初晶区相应的晶相组成点连接起来即可。

② 把相邻两个初晶区所对应的相组成连起来，不相邻的不要连，这样就可划分出副三角形。

注意：与副三角形相对应的无变量点可以再该三角形内，亦可以在该三角形外，后者出现在不一致熔融化合物低的系统中。

3 具有不一致熔融二元化合物的三元系统

化合物组成点S不在其初晶区内。

S不稳定高温分解。连线CS不代表真正二元系统，不能将系统分为二个分三元系统。

P点与E点不同，是个转熔点：LP+B=C+S

分析：1点在S的初晶区内，开始析出晶相为S，组成点在△ASC内，析晶终点为E点，析出晶相为A、S、C；

2点在B的初晶区，开始析出的晶相为B，组成点在△BSC内，析晶终点为P点，析出晶相为B、S、C。

3点在C的初晶区内，开始析出的晶相为C，在△ASC内，析晶终点在E点，结晶终产物是A、S、C。途中经过P点，P点是转熔点，同时也是过渡点。

4、生成一个固相分解的二元化合物的三元系统

1）形成高温分解低温稳定存在的二元化合物的三元相图

特点：三个无变量点，但只能划分两个副三角形，即可能的析晶终点是P点或E点。

2）生成一个一致熔融三元化合物S

化合物组成点S在三元化合物初晶区内。

S：三元稳定化合物三个分三元系统

判读相图的步骤：

（1）判断有多少化合物生成，判断化合物的性质。

（2）用连线规则判断界线温度变化方向；

（3）用切线规则判断界线性质；

（4）根据无变量点划分相应的副三角形。

（5）确定无变量点的性质；

（6）分析析晶路程；

（7）判断相图上是否存在晶型转变、液相分层或形成固溶体等现象。

（1）判断化合物的性质——遇到一个复杂的三元相图，首先要了解系统中有那些化合物，其组成点和初晶区的位置，然后根据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三元相图划分为多个分三元系统，使复杂相图简化。

（3）判断界线的温度走向——根据连续规则判断各条界线的温降方向，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降方向以表示界线性质不同

（5）确定三元无变量点——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性质，确定无变量点上的相平衡关系。

（6）分析冷却析晶过程或加热熔融过程——按照冷却或加热过程的相比规律，选择一些系统点分析析晶或熔融过程。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。在分析冷却析晶过程时要主要一下情况：① 系统组成点正好位于界线上时如何判断初晶相？

首先判断界线的性质，若界线是共熔线，则熔体冷却时初晶相是界线两侧初晶区对应的两个晶体，可用切线规则球的初晶相的瞬间组成；若界线是转熔线，其熔体析晶时并不发生转熔？（因为没有任何晶体可转熔），而使析出单一固相，液相组成点直接进入单相区（即某一晶体的初晶区）并按背向线规则变化。

② 系统组成点正好位于无变量点上时的初晶相是什么？

若无变量点是三元低共熔点，则熔体析晶是共同析出该三组元的固相；若无变量点是单转熔点，则其熔体析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析晶，具体析晶性质由①点判断；若无变量点是双转熔点，则其熔体析晶时在无变量点并不发生四相无变量过程，不发生转熔，也不沿界线变化，而是析出单一固相，这时液相组成进入单相区并按照背向线规则变化。