2.1相平衡与相图组织：对合金相的类型、形状、数量、大小、分布等特征的描述，特征相同的部分归为一种组织组成物。因此，为了研究组织与性能间的关系，必须探讨不同成分合金的组织形成及其变化规律。合金相图是利用图解方法表示合金系中相的组成与成分、温度之间的关系的图形，又称为状态图或平衡图。根据所建立的相图可以给出不同温度时合金的组织状态及其随成分而改变的规律。所以，合金相图成为金相分析的重要依据；同时，合金相图对新合金的研究以及制定合金熔铸、锻压与热处理等工艺规范，均具有重要的指导意义。合金的相平衡热力学条件：要求每个合金组元在各相中的化学位必须彼此相等。Gibbs相律：相律判别、概括了平衡状态下系统的组元数C、相数P与独立可变因素--自由度数f之间的关系，即f＝C－P+2自由度数f：系统在保持平衡状态和相数不变的前提下，能够在一定范围内任意独立改变的因素（温度、压力、平衡相的浓度等）的数目。在金属与合金的凝固系统中，通常范围的压力改变对状态的影响极小，一般可忽略不计，故系统平衡时的相律形式为f＝C–P+1在分析相图和验证其几何规则的正确性方面，相律具有指导意义。二元合金的相图可以由温度（纵轴）和成分（横轴）平面坐标系表示。坐标两端分别代表纯组元A和B，其中任一成分的合金即可示于成分坐标轴的相应点上。合金成分可以用重量百分数或原子百分数表示，一般以组元含量的重量百分数代表。对于已知成分的合金，根据合金相图可以给出不同温度下的相变情况；当温度一定时，可根据合金相图判别不同合金所处的相状态。对于处在两相平衡状态的合金，通过相图还能够确定不同温度下两平衡相各自成分及其相对重量。相图的建立：关键点－测定合金系中若干不同成分合金的熔点和固态转变点。采用方法－热分析、金相分析、硬度测定、X射线分析、膨胀试验、电阻试验等。因为凝固放热大，所以热分析法方便、可行、常用。其他方法配合使用。配制同一合金系的几种成分不同的合金；熔化，分别测出它们的冷却曲线；根据冷却曲线上的转折点确定合金的凝固温度；将数据引入温度横轴、成分纵轴的坐标系中；连接具有相同意义的点，作出相应曲线；上述曲线将相图分隔为若干区间，称为相区；测定各相区的相，标注，完成相图。液相线：结晶开始的温度连线；固相线：结晶终止的温度连线。平衡相成分的确定：温度变化时，两平衡相的成分随之相应地改变。任一温度与两相界线之间的交点成分，即为该温度下两平衡相相应的组元含量。平衡相相对量的确定：为了确定不同成分二元合金在两相区中各平衡相之间的相对含量，通常采用杠杆法则（杠杆定律）进行定量计算。图为合金相图的一角，设其中任一成分合金X0的重量为W0，T1温度时两平衡相L与a中的B组元含量分别为Xn和Xm，此时两相重量则为WL和Wa。根据以下两式：W0＝WL＋Wa可求得各相所占的重量分数为：两平衡相的相对重量，则为：由此可见，当合金成分不同时，其两平衡相的相对含量有所不同。由于上式相当于图示的杠杆平衡重量关系，故处于两相区的不同合金，可以通过杠杆法则确定两平衡相的相对含量比以及各相所占的重量分数。