物质在不同的温度、压力和组成下，可以处于不同的状态，其变化关系可以用几何图形表示出来，相图就是用几何方法表示体系相平衡状态的图形。二组分体系的相图可以分为二组分气—液体系和二组分固—液体系两大类，前者是“实验4”所研究的内容；后者属于凝聚体系，受压力的影响较小，其相图用温度—组成的平面图表示。
　　对二组分固—液合金体系，常用“热分析法”绘制体系的相图。所谓热分析法是对所研究的二组分体系，配成一系列不同组成的样品，加热使之完全熔化，然后再均匀降温，记录温度随时间的变化曲线—称之为“步冷曲线”。体系若有相变，必然产生相变热，使降温速率减慢，则在步冷曲线上会出现“拐点”或“平阶”，从而可以确定出相变温度。以横轴表示混合物的组成，纵轴表示温度，即可绘制出被测体系的相图，如图5-1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　 热分析法绘制相图
　　以A和B二组分体系为例，纯组分A的步冷曲线如图中“1”所示，高温液体从a点开始降温，从a到b的降温过程中没有发生相变，降温速率较快。当冷却到组分A的熔点时，固体A开始析出，体系处于固—液两相平衡，此时温度保持不变，故步冷曲线上出现bc段的“平阶”。当液体A全部凝固成固体A后，温度又继续下降。根据“平阶”所对应的温度，可以确定相图中的A点，即纯A的熔点。
　　 混合物的步冷曲线与纯组分的步冷曲线有所不同，如图中步冷曲线“2”所示，从a′到b′是熔液单纯的降温过程，降温速率较快，当温度达到b′点所对应的温度时，开始有固体A析出，体系呈两相平衡（熔液和固体A），但此时温度仍可下降，由于固体A析出时产生了相变热，故降温速率减慢，步冷曲线上出现了b′点所对应的“拐点”，由此可以确定相图中的b′点。随着固体A逐渐析出，熔液的组成不断改变，当温度达到c′点时，又有固体B析出，此时体系处于三相平衡（熔液、固体A和固体B），根据相律可知，f﹡=2-3+1=0，所以温度不变，步冷曲线上出现了“平阶”，根据此“平阶”温度，确定相图中的c′点。当熔液全部凝固后，温度又继续下降，这是固体A和固体B的单纯降温过程。
　　　步冷曲线“3”的特点是高温熔液在降温到O点所对应的温度以前没有任何固体析出。在达到O点所对应的温度时，固体A和固体B同时析出，此时体系呈三相平衡，由此确定了相图中的O点，O点以下是固体A和固体B的降温过程。
　　 步冷曲线“4”与“2”类似，所不同的是在“拐点”d处析出的是固体B，在“平阶”e处又析出固体A，同样处于三相平衡，由此确定相图中的d点和e点。
　　 步冷曲线“5”与“1”类似，其“平阶”对应纯组分B的熔点。
　　 将各样品刚开始发生相变的各点A、b′、O、d、B用线连接起来；c′、O、e各点所对应的温度一样，用直线将它们连接起来；这样A-B二组分体系相图便绘制出来了。整个相图分为四个区域：AOB以上的区域为液相区L；AOM为固体A和液相两相共存区；BON为固体B和液相两相共存区；MON以下的区域为固体A和固体B的两相共存区。MON线为三相线，处于该线上的体系是固体A、固体B与组成为O的熔液三相平衡共存；Ab′O线是固体A与熔液呈两相平衡时，熔液组成与温度关系的曲线，称为液相线；OdB线与Ab′O线相似，是固体B与熔液呈两相平衡时的液相线。O点称为简单低共熔点，该点对应的熔液所析出的混合物称为简单低共熔混合物。因此，此类相图被称为简单低共熔体系相图。
　　 本实验是利用“热分析法”测定一系列不同组成的Pb-Sn混合物的步冷曲线，从而绘制出此二组分体系的金属相图。利用程序升降温仪控制电炉的加热和降温，可以人为设定降温速率，通过热电偶采集温度数据使步冷曲线直接显示在微机屏幕上，同时在程序升降温控制仪上配有温度数值显示和定时报鸣时间，因此也可手工记录画出步冷曲线。