实验二 锡-铋二组分合金相图的绘制
（1）参考值组成纯锡纯铋wBi=58%熔点/℃232271139（2）配样编号12345WBi%0305880100mbi%0305880100msn%1007042200（3）试管的最高温度编号12345Tmax270230170290310
（4）样品随时间变化的冷却温度记录五、数据记录及处理t1/minT/℃t2/minT/℃t3/minT/℃t4/minT/℃t5/minT/℃10.5271.521225.137161.454.5278.378.530421260.221.5218.737.5153.955264.179286.131.5248.622215.838146.955.5252.579.5270.842238.122.521438.5140.956244.380269.252.5233.123212.239136.156.5238.380.52706323223.5209.839.5133.157233.581269.973.5231.624206.640132.657.522981.5269.784231.524.520240.5133.458223.882269.694.5231.42519741133.958.5217.882.5269.4105231.325.5190.841.5134.159210.583269115.5231.326184.542134.359.5203.183.5268.4126231.226.5178.242.5134.360195.784267.7136.5231.227172.143134.360.5188.684.5266.114723127.5166.343.5134.461181.785263.1157.5230.828160.844134.361.5175.385.5258.2168230.528.5155.544.5134.362169.386249.7178.5230.129150.645134.362.5163.586.5236.2189229.629.5145.945.5134.363158.387223199.5228.730141.446134.263.5153.387.5210.82010227.330.5137.446.5134.164148.788199.92110.5222.531133.947134.164.5144.488.5190.4221121531.5131.147.513465140.589181.72311.520732129.948133.965.5137.289.5173.62412199.332.5129.848.5133.966135.390166.42512.5192.333129.749133.866.5134.790.5159.82613185.633.5129.349.5133.667134.291153.82713.5179.234128.750133.267.5133.691.5148.22814173.534.5127.850.5132.968133.192143.12914.5167.935126.651132.568.5132.892.5138.43015162.835.5124.651.5131.969132.6931343115.5157.936121.152131.269.5132.493.51303216153.236.5117.252.5129.870132.394126.43316.5148.953127.270.5132.194.5122.93417144.853.5123.271131.995119.83517.5140.95411971.5131.73618137.272131.43718.5133.872.5131.33819127.4731313919.5124.473.5130.74020121.674130.44120.5118.974.51304275129.54375.5128.84476127.94576.5126.74677124.54777.5121.34878118495051525354序号
（5）根据上表绘制步冷曲线如下编号1编号2编号3编号4编号5(6)在步冷曲线中找到各曲线的拐点及处理如下编号12345WBi/%0305880100第一拐点（熔点）232206.6134.3244.3270第二拐点129.9137.2低共熔点133.8液相线点232206.6133.8244.3270固相线点133.8133.8133.8133.8133.8参考熔点232139271相对误差0.00%-3.38%-0.37%（7）根据上表中液相线，固相线坐标绘制Sn-Bi二组分固液相图如下0501001502002503003500.510.520.530.540.550.560.570.580.590.5T/℃时间/min步冷曲线表格使用说明：（一）（4）黄色单元格是原始数据输入区根据自己组实际数据填写，若某组数据大于54个，则需变更函数。 步骤：t列可以按照t1列、t2列、t3列、t4列、t5列的顺序从每列的第一个数据向下填充，有多少就填多少个。（二）（6）中的黄色单元格所填数据需要观察(5)中步冷曲线的拐点数据，步骤：将鼠标放
置在各拐点处所显示的数据如下图所示，填写括号中232，其余各点一样操作0501001502002503000102030405060708090100T/℃WBi/%Sn-Bi二组分固液相图LSnLSBiLSsnBiSS
二组分固液相图
5.4 二组分系统的固～液平衡
5.4.1 形成低共熔物的固相不互溶系统
当所考虑平衡不涉及气相而仅涉及固相和液相时，则体系常称为"凝聚相体系"或"固液体系"。固体和液体的可压缩性甚小，一般除在高压下以外，压力对平衡性质的影响可忽略不计，故可将压力视为恒量。由相律:
因体系最少相数为 Φ =1，故在恒压下二组分体系的最多自由度数 f * =2，仅需用两个独立变量就足以完整地描述体系的状态。由于常用变量为温度和组成，故在二组分固液体系中最常遇到的是T～x（温度～摩尔分数）或 T～ω （温度～质量分数）图。
二组分固～液体系涉及范围相当广泛，最常遇到的是合金体系、水盐体系、双盐体系和双有机物体系等。在本节中仅考虑液相中可以完全互溶的特殊情况。这类体系在液相中可以互溶，而在固相中溶解度可以有差别。故以其差异分为三类：（1）固相完全不互溶体系；（2）固相部分互溶体系和（3）固相完全互溶体系。进一步分类可归纳如下：
研究固液体系最常用实验方法为“热分析”法及“溶解度”法。本节先在“形成低共熔物的固相不互溶体系”中介绍这两种实验方法，然后再对各种类型相图作一简介。
（一）水盐体系相图与溶解度法 1．相图剖析
图5-27为根据硫酸铵在不同温度下于水中的溶解度实验数据绘制的水盐体系相图，这类构成相图的方法称为"溶解度法"。纵坐标为温度 t(℃)，横坐标为硫酸铵质量分数（以 ω 表示）。图中 FE 线是冰与盐溶液平衡共存的曲线，它表示水的凝固点随盐的加入而下降的规律，故又称为水的凝固点降低曲线。 ME 线是硫酸铵与其饱和溶液平衡共存的曲线，它表示出硫酸铵的溶解度随温度变化的规律（在此例中盐溶解度随温度升高而增大），故称为硫酸铵的溶解度曲线。一般盐的熔点甚高，大大超过其饱和溶液的沸点，所以 ME 不可向上任意延伸。FE 线和 ME 线上都满足 Φ =2,f *=1，这意味温度和溶液浓度两者之中只有一个可以自由变动。
二组分固---液相图的绘制
《物理化学实验》讲义 第三部分 实验 德州学院化学系 王敦青
二组分固---液相图的绘制
一、实验目的
1.学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图。
2.了解热分析法测量技术。
3.掌握SWKY数字控温仪和KWL-08可控升降温电炉的基本原理和使用。
二、预习要求
了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
三、实验原理
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
图1 根据步冷曲线绘制相图
拐点后，开始有固体凝固出来，液相成分不断变化，平衡温度也不断随之改变，直到达到其低
共熔点温度，体系平衡，温度保持不变（平台）；直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度;但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。见图2。遇此情况，可延长DC线与AB线相交，交点E即为转折点。
图3是二元金属体系一种常见的步冷曲线。
当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。当融熔液继续冷却到某一点时，如3点，由于此时液相的组成为低共熔物的组成。在最低共熔混合物完全凝固以前体系温度保持不变，步冷曲线出现平台，（如图3~4段）。当融熔液完全凝固形成两种固态金属后，体系温度又继续下降（4~5段）。若图III-5-4中的步冷曲线为图III-5-5中总组成为P的混合体系的冷却曲线，则转折点2 相当于相图中的G点，为纯固相开始析出的状态。水平段3~4相当于相图中H点，即低共熔物凝固的过程。因此，根据一系列不同组成混合体系的步冷拐点：相变温度 平台 A+L B+L L
二组分金属相图的绘制
二组分金属相图的绘制
一、实验目的
1. 了解固-液相图的基本特点；
2. 学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图；
3. 了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方法。
二、实验原理
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔
融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线
叫步冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降
得到一光滑的冷却曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷
却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应
的温度，即为该组成合金的相变温度。利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对
应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，
把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
将步冷曲线的转折温度与对应的组成描点，连结这些点得液相单相区与固液
双相区的分界线；由各组成样品平台温度的平均值做低共熔线；从低共熔线往下
作垂线，垂线长度对应的平台长度，连接这些点得塔曼三角形，从而确定固溶体
区的边界和低共熔点。 图1 根据步冷曲线绘制相图 用热分析法测绘相图时，被测体系必须
时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证
冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此
外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，
常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量
相变温度；但严重过冷现象，却会使折点发
生起伏，使相变温度的确定产生困难，见图
2。遇此情况，可延长dc线与ab线相交，
交点e即为转折点。
三、仪器及试剂
1.仪器: 数字控温仪；KWL-08可控升降温电炉；铂电阻温度传感器；计算机
2.药品: Sn(化学纯)；Bi(化学纯)；石墨粉。
四、实验步骤
1. 配制Bi质量百分数为5％、20％、40％、60％、70％、80％、95％的Bi-Sn
混合物 克，分别装入金属样品管中，再加入少许石墨（约 克），以防金属加热
二组分金属相图的测绘
1
二组分金属相图的测绘
实验学时：4
实验类型：（验证）
实验要求：（必修）
一、目的要求：
1. 学会用热分析法测绘Sn-Pb二组分金属相图。
2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
3. 学会JX-3DA型金属相图测试仪的使用方法。
二、实验原理
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀
冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过
程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的
相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，
即为该组成体系的相变温度。利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混
合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。二元简单低共熔体系
的步冷曲线及相图如图1所示。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才
能得到较好的效果。此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利
于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难，见图2。遇此
情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。
图1 根据步冷曲线绘制相图 图2 有过冷现象时的步冷曲线
三、仪器与药品
JX-3DA型金属相图测试仪1台；分析天平； Sn(C.P.)；Pb(C.P.)；石墨粉。
四、实验步骤
1. 样品配制
把装有配制好的含铅0%、20%、38.1%、60%、80%和100%的铅锡混合物的样品管分别置于对应的坩
埚中，注意样品管的放置顺序，插入对应编号的热电偶。
2. 测绘步冷曲线
（1）按图3连接好各部件。打开电源开关，预热10min。
二元合金相图的绘制实验报告
实验九 二元合金相图的绘制
【摘要】
本文的目的是使我们加深对相变化过程的认识和理解，学习和掌握绘制相图的方法。采用法热分析法绘制步冷曲线，从而绘制铋跟铬共熔体的简单低共熔相图；测定了铋跟铬共熔体系中的低共熔点时的成分组成及低共熔温度。实验结果表明，铋跟铬共熔体系中的低共熔点时，铋的含量为56％，低共熔温度为148.6℃。结果说明，实验方法正确，结果较为理想，但仍存在一定的误差。
【前言】
相图是用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图。对蒸气压较小的二组分凝聚体系，常以温度—组成图来描述。
热分析法是一种常用的绘制相图方法。由于一切相变过程都伴随着热的吸收或放出,因此将系统均匀加热或冷却时,若不发生相变,则温度T随时间t变化的T-t曲线是光滑的，即温度随时间的变化率是连续的；当系统发生相变化时,其T-t曲线就会出现转折点或平台,其温度随时间的变化率会发生突跃。把这种温度随时间变化的T-t曲线称为步冷曲线。步冷曲线上的转折点或平台对应的温度就是开始发生相变化的温度。根据多个组成不同的二组分系统的步冷曲线即可绘制出相图。下图就是一种常见的二组分简单低共熔物系的相图。所谓简单低共熔物系是指两种不同物质在固态互不相溶(即彼此不生成固溶体),这两种物质也不生成化合物。铋-铬二元凝聚物系相图就属于简单低共熔混合物系相图。
对于纯物质而言，当把它冷却到凝固点时，其步冷曲线上会出现 一个水平段，这是由于在定压力下，根据相律系统的自由度f与组分数C、相数P的关系以表示为：
𝑓=𝐶−𝑃+1
故一定压力下当纯物质处于固液两相平衡时，𝐶=1，𝑃=2，自由度𝑓=0,所以温度恒定不变，其步冷曲线上会出现一个平台((即水平段)。上图中的曲线0.0就是𝑥𝐵=0.0时即纯A的步冷曲线；曲线1.0是𝑥𝐵=1.0时即纯B的步冷曲线。在开始凝固之前和完全凝固以后，系统中只有一种纯液体或只有一种纯固体。这时𝑃=1，根据相律的数学式，自由度𝑓=1,故系统的温度可以发生变化。
实验十二二组分金属相图
实验十二 二组分金属相图
一、实验目的
用热分析法(步冷曲线法)测绘Bi-Sn二组分金属相图。
二、实验原理
较为简单的二组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶；凝固后，固相也能完全互溶成固体混合物的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi-Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb-Sn系统，本实验研究的Bi-Sn系统就是这一种。在低共熔温度下：Bi在固相Sn中最大溶解度为21％(质量百分数)。
热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。
通常的做法是先将金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出(或人工画出)温度随时间变化的步冷曲线(见图12-1)。
当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快(如图中ab线段)；若在冷却过程中发生了相变.，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折(如图中b点)。当熔液继续冷却到某一点时(如图中c点)，此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段(如图中cd线段)；当熔液完全凝固后；温度才迅速下降(如图中de线段)。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图(温度-组成图)。不同组成熔液的步冷曲线对应的相图如图12-2所示。
用热分析法(步冷曲线法)绘制相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
金属相图实验步骤(学生)
实验八 金属相图
一、实验目的
1、学会用热分析法测绘铅－锡二组分金属相图;
2、掌握热分析法的测量技术；
3、熟悉ZR-HX金属相图控温仪、ZR-08金属相图升温电炉等仪器。
二、基本原理
相图是用以研究体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图形，它可以表示在指定条件下存在的相数和各相的组成，对蒸汽压较小的二组分凝聚体系，常以温度-组成图来描述。
热分析法是绘制相图常用的基本方法之一。这种方法是通过观察体系在冷却时温度随时间的变化关系，来判断有无相变的发生。通常的做法是先将体系全部融化，然后让其在一定环境中自行冷却，并每隔一定时间记录一次温度，以温度（T）为纵坐标，时间（t）为横坐标，画出步冷曲线。当体系均匀冷却时，如果体系不发生相变，则体系的温度随时间的变化将是均匀的，冷却也较快（如图8-1中ab线段）。若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着热效应，所以体系温度的降温速度随时间的变化将发生改变，体系的冷却速度减慢，步冷曲线就出现转折（如图8-1中bc
线段）。当熔液继续冷却到某一点时，由于此时熔液的组成已达到最低共熔混合物的组成，故有最低共熔混合物析出，在最低共熔混合物完全凝固以前，体系温度保持不变，因此步冷曲线出现平台（如图中cd线段）。当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（见图中de线段）。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物体系来说，可以根据它的步冷曲线，判断有固体析出时的温度和最低共熔点的温度。如果作出一系列组成不同的体系的步冷曲线，从中找出各转折点，即能画出二组分体系最简单的相图（温度-组成图）。不
同组成熔液的步冷曲线与对应相图的关系可以从8-2中看出。
图 8-2 图 8-1
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态。因此，体系的冷却速度必须足够慢，才能得到较好的结果。
二组分金属相图
二组分金属相图
二组分金属相图的背景和重要性
二组分金属相图是研究金属合金系统中不同成分的相变行为和相组成的重要工具。金属相图的研究对于金属材料的设计、合金的制备以及材料性能的调控具有重要意义。通过分析金属相图，可以了解金属合金中的相变温度、相组成以及相稳定性等关键信息，为合金的开发和应用提供重要参考。
金属相图是通过对不同成分的金属合金进行实验研究得到的，通常以成分百分比为横坐标，温度为纵坐标。在相图中，不同相的出现和消失可以通过相线来表示，相线上的点表示相变发生的温度和相组成。金属相图可以提供一系列重要信息，如相区的稳定性、相变温度和相平衡的位置等，从而指导金属合金的制备和性能优化。
在工程领域，二组分金属相图的应用十分广泛。例如，在材料设计中，通过控制金属合金的相变行为和相组成，可以调节合金的硬度、强度、韧性等力学性能，提高材料的耐热性、耐腐蚀性等化学性能。此外，金属相图的研究还有助于了解金属合金的相变机制和相稳定性，从而为金属材料的加工和使用提供科学依据。 总之，二组分金属相图对于金属材料的研究和应用具有重要意义。通过对金属相图的深入研究，我们可以了解金属合金的相行为和相平衡规律，为合金的制备和性能调控提供指导和参考。
二组分金属相图是研究两种金属元素在不同温度和成分下形成相组成关系的图表。它记录了两种金属在不同比例和温度下所形成的相的类型、组成和相对稳定性。
相区域：相图中的相区域表示了两种金属元素以及它们的相互溶解度。相区域通常用不同的颜色或符号来表示。
相线：相图中的相线表示了不同相之间的平衡关系，即在相线上表示的两个相处于平衡状态。相线可以是固相线、液相线或气相线，取决于相图涉及到的温度范围。
相点：相图中的相点表示了相变点，即两种金属在特定温度和成分下发生相变的点。相点可以是共晶点、共熔点、共析点等。 二组分金属相图的基本特征可以帮助我们了解金属间的相互作用和相变规律，对于金属合金的设计和工艺优化具有重要意义。
实验六.二组分金属相图
实验六 二组分金属相图
一、实验目的：
1、 学会用热分析法测绘镉—铋二元金属相图。
2、 了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。
3、 掌握热电偶的测温的基本方法。
二、基本原理：
热分析法是根据样品在加热或冷却过程中，温度随时间的变化关系来判断被测样品是否发生相变化。对于简单的低共熔二元系，当均匀冷却时，如无相变化其温度将连续均匀下降，得到一条平滑的曲线；如在冷却过程中发生了相变，由于放出相变热，使热损失有所抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
通过测定一系列组成不同的样品温度随时间的变化曲线（步冷曲线），绘制出二组分金属相图。
图1 步冷曲线 图2步冷曲线与相图
三、实验装置
图3 装置图
1.调压器 2.电子温度计 3.热电偶 4.细玻璃管 5.试管 6.试样 7.电炉
四、仪器及试剂：
仪器：金属相图实验装置（EF-07）：温控仪1个、加热炉1个、冷却炉1个、热电偶2只
试剂：100%Cd、100%Bi、90%Cd+10%Bi、75%Cd+25%Bi、50%Cd+50%Bi、60%Cd+40%Bi、45%Cd+55%Bi、25%Cd+75%Bi样品管。为防止金属氧化，样品表面覆盖上石墨粉。
五、实验步骤
1、在温度控制仪上先设置好加热炉温度（350℃），冷却炉温度（65℃）；
2、将样品放入加热炉内，插入热电偶，打开加热开关，将温度加热到350℃。
3、将装有已经熔化的样品管并更换热电偶（冷），并从加热炉取出放入冷却炉内
4、记录单位时间内温度。每隔0.5分钟记一个数据。
5、将另一个样品管再放入加热炉，重复以上实验。
6、实验完成后，取出样品管，关闭电源，整理实验台。
固液二组分相图
Ⅰ、目的要求
1.了解固-液相图的基本特点。
2.用热分析法测绘铅—锡二组分金属相图。
3.学会热电偶的制作、标定。的测温技术
Ⅱ、基本原理
相图是多相（两相及两相以上）体系处于相平衡态时体系的某物理性质（最常见是温度）对体系的某一自变量（如组成）作图所得的图形；图中能反映出相平衡情况（相的数目及性质等），故称为相图。二元或多元的相图常以组成为变量，其物理性质则大多取温度，由于相图能反映出多相平衡体系在不同条件（如自变量不同）下相平衡情况，故研究多相体系的性质以及多相体系平衡的演变（例如，冶金工业钢铁、合金冶炼过程；化学工业原料分离制备过程）等都要用到。
二组分体系的自由度与相的数目有以下关系：
自由度=组分数-相数+2
由于一般物质其固、液两相的摩尔体积相差不大，所以固-液相图手外界压力的影响颇小。这是它与气-液平衡体系的最大差别。
各种体系不同类型相图的解析在物理化学课程中占有重要地位。对相图的制作有很多方法，统称为物理化学分析，而对凝聚相研究（如固-液、固-固相等），最常用的方法是液、固借助相变过程中温度变化而产生的，观察这种热效应的变化情况，以确定一些体系的相态变化关系，最常用的方法就是热分析及差热分析方法。本实验就是用热分析法绘制二元金属相图。
二组分金属相图是表示两种金属混合体系组成与凝固点关系的图。由于此体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，通常表示为固液平衡时液相组成与温度的关系。若两种金属在固相完全不溶，在液相可完全互溶，其相图具有比较简单的形式。
步冷曲线法是绘制相图的基本方法之一，是通过测定不同组成混合体系的冷却曲线来确定凝固点与溶液组成的关系。通常是将金属混合物或其合金加热全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，根据温度与时间的关系来判断有无相变的发生。图1是二元金属体系一种常见的步冷曲线。图2是两组分金属固液相图。图3有过冷现象时的步冷曲线。
当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。当融熔液继续冷却到某一点时，如3点，由于此时液相的组成为低共熔物的组成。在最低共熔混合物完全凝固以前体系温度保持不变，步冷曲线出现平台，（如图3~4段）。当融熔液完全凝固形成两种固态金属后，体系温度又继续下降（4~5段）。若图III-5-1中的步冷曲线为图III-5-2中总组成为P的混合体系的冷却曲线，则转折点2相当于相图中的G点，为纯固相开始析出的状态。水平段3~4相当于相图中H点，即低共熔物凝固的过程。因此，根据一系列不同组成混合体系的步冷却曲线就可以绘制出完整的二组分固液平衡相图。