第四章铁碳合金

1、第四章第四章 铁碳合金及铁碳相图铁碳合金及铁碳相图第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相铁碳合金碳的存在形式：铁碳合金碳的存在形式：a：以：以原子形式固溶于铁（铁素体）中原子形式固溶于铁（铁素体）中。b：以：以化合物（化合物（Fe3C）形式）形式存在于铁中。存在于铁中。c：以：以石墨（石墨（G）形式）形式存在于铁中。（唯铸铁）存在于铁中。（唯铸铁）第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相铁碳（铁碳（Fe-Fe3C）合金相图：）合金相图：Fe6.69%LFe3CF(0.0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.

2、17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L1495114872712271394912C(4.3)第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相一：铁碳合金组元、基本相与性能一：铁碳合金组元、基本相与性能1：纯铁（组元）：纯铁（组元）性能：性能：塑性好、强度、硬度低、体心立塑性好、强度、硬度低、体心立方晶格、具有同素异构转变特性。方晶格、具有同素异构转变特性。b=300MPas= 170MPa=75%=45%HB=75第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相同素异构转变：同素异构转变：L（1538）

3、-Fe（体心立方）（体心立方） -Fe（体心立方）（体心立方） （1394） -Fe（面心立方）（面心立方） -Fe（面心立方）（面心立方） （912） Fe（无磁性）（无磁性） Fe（无磁性）（无磁性） （770） Fe（有磁性）（有磁性）第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相2：渗碳体：渗碳体：铁与碳所形成的间隙化合物以铁与碳所形成的间隙化合物以Fe3C（或（或Cm）表示。）表示。性能：性能：高硬度；塑（韧）性近于零。高硬度；塑（韧）性近于零。 HB800 ； 0%； 0%； 3：铁素体：铁素体： 碳固溶于碳固溶于-Fe的间隙固溶体。体心立方晶体结的间隙固溶体。

4、体心立方晶体结构。以构。以F（或（或）表示。（高温铁素体以）表示。（高温铁素体以表示）表示）性能：性能：近于纯铁。近于纯铁。如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相4：奥氏体：奥氏体： 碳固溶于碳固溶于-Fe的间隙固溶体。面心立方晶体结构。的间隙固溶体。面心立方晶体结构。以以A （或（或）表示。）表示。 性能：性能：低硬度；具有良好的塑性和低硬度；具有良好的塑性和可锻性。可锻性。如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相二：铁碳合金组织组成物二：铁碳合金组织组成

5、物 铁素体与渗碳体的机械混合物，以铁素体与渗碳体的机械混合物，以P表示。表示。 （F+ Fe3C ） 性能：性能：由于渗碳体的固溶强化作用，强度、硬由于渗碳体的固溶强化作用，强度、硬度远高于铁素体，但塑（韧）性低于铁素体。度远高于铁素体，但塑（韧）性低于铁素体。如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图1：珠光体：珠光体：第一节第一节Fe-Fe3C系合金的主元与基本相系合金的主元与基本相如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图 奥氏体与渗碳体的机械混合物，以奥氏体与渗碳体的机械混合物，以Le表示。表示。（A+ Fe3C ）2：莱氏体：莱氏体： 珠光体与渗碳体的机械混合物，以珠光体与渗碳体的机

6、械混合物，以Le表示。表示。 （P+ Fe3C ） 3：低温（变态）莱氏体：低温（变态）莱氏体：性能：性能：性脆，几乎没有使用价值。性脆，几乎没有使用价值。第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图一：铁碳合金相图分析一：铁碳合金相图分析相区、水平线相区、水平线铁碳合金相图有五个单相区铁碳合金相图有五个单相区1：相区：相区七个双相区七个双相区如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图A：包晶线包晶线HJE：2：水平线：水平线WC=0.09-0.53%之间的铁碳合金要发生包晶反应。之间的铁碳合金要发生包晶反应。L 0.53% + 0.09% （1495）A 0.

7、17%B：共晶线共晶线ECF：WC=2.11-6.69%之间的铁碳合金要发生共晶反应。之间的铁碳合金要发生共晶反应。A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（共析）（共析）如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图C：共析线：共析线ECF：WC=0.0218-6.69%之间的铁碳合金要发生共析反应。之间的铁碳合金要发生共析反应。 A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（共析）（共析）如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图A： ES线：线：3：析出线：析出线 碳在奥氏体中的固溶线

8、；奥碳在奥氏体中的固溶线；奥氏体中二次渗碳体（氏体中二次渗碳体（ Fe3C ）析出线。析出线。 A A + Fe3C如如Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图B：CD线：线：液态铁碳合金一次渗碳体液态铁碳合金一次渗碳体Fe3C析出线。析出线。 L 4. 3% L 4. 3% + Fe3C第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图C：GS线：线：从奥氏体中析出先铁素体从奥氏体中析出先铁素体F先先线。线。 A 0- 0. 77%- F先先+ A 0. 77%-D：PQ线：线：从铁素体中析出三次渗碳体从铁素体中析出三次渗碳体Fe3C线。线。 F 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C如如F

9、e-Fe3C二元合金相图二元合金相图第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图Fe3CFe3CFe3CFe3C(共晶共晶)Fe3C(共析共析)F先Fe3CFe3CFe3C4.312277271148LQKPS(0.77)GNJFE(2.11)DCBA1538F(0.0008% )+A+LF+AP+Fe3CP+FL+AALeFFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3CHLe（A A+ +Fe3C(共 晶 )）P(F+Fe3C(共 析)渗碳体渗碳体第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶一、亚共析钢结晶过程一、亚共析钢结晶过程A：1-2点间，液态冷却，点间，

10、液态冷却，没有相变。没有相变。WC=0.17%铁碳合金结晶过程铁碳合金结晶过程L 0.17% L 0.17% 543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 图6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %1234523451B：2-J点间，铁碳合金点间，铁碳合金液体中从结晶析出液体中从结晶析出铁铁

11、素体。素体。L 0.17% L 0.53% + 0.09% 第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶C： J点，发生包晶反应，生成奥氏体点，发生包晶反应，生成奥氏体A。L 0.53% + 0.09% （1495）A 0.17%543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 图6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12

12、274 .30 .1 7 %1234523451D： J-3点，奥氏体冷点，奥氏体冷却，没有相变。却，没有相变。E：3-4点间，从奥氏体点间，从奥氏体中从析出先铁素体中从析出先铁素体F先先。A 0.17% A 0.17%A 0.17% A 0. 77% + F先先0.0218%A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（珠光体（珠光体P ）第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶F：4点，发生共析反应，生成珠光体点，发生共析反应，生成珠光体P。543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e

13、-F e 3 C二 元 相 图6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %1234523451G： 4-5点间，从铁素体中点间，从铁素体中从析出三次渗碳体从析出三次渗碳体Fe3C 。F 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C最终组织最终组织亚共析钢：亚共析钢： F+P（F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析）+ Fe3C）第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶A：1-2点间

14、，液态冷却，点间，液态冷却，没有相变。没有相变。WC=3%铁碳合金结晶铁碳合金结晶过程过程543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 图6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%L 3% L 3% 一、亚共晶白口铁结晶过程一、亚共晶白口铁结晶过程B：2-3点间，从铁碳合金点间，从铁碳合金液体中结晶析出奥氏体。液体中结晶析出奥氏体。L 3%

15、L 4. 3%+A 2.11% 第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 图6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%请计算在请计算在3点（未发生点（未发生共晶转变）时，剩余液共晶转变）时，剩余液体：体：W L 4. 3%=？W L 4. 3%=？C： 3点，剩余液体（含碳量为点，剩余液体（含

16、碳量为4.3% ）发生）发生共晶反应。共晶反应。第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 图6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %12345234513 %5 %L 4. 3% （1148）A 2.11%+ Fe3C（莱氏体（莱氏体Le ）

17、D： 3-4点，从奥氏体中从析出点，从奥氏体中从析出二次渗碳体（二次渗碳体（ Fe3C ）。）。A 2.11%A 0. 77% + Fe3C第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶E：4点，剩余奥氏体点，剩余奥氏体A 0. 77%发生共析反应，生成珠光发生共析反应，生成珠光体体P。543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 图6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.

18、17%12345234513%5%G： 4-5点间，从铁素体点间，从铁素体中从析出三次渗碳体中从析出三次渗碳体Fe3C 。最终组织最终组织A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C-珠光体珠光体PF 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C亚共晶白口铁亚共晶白口铁P+ Fe3C + Le （F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析） + Fe3C + Fe3C+ Fe3C（共晶）（共晶） ）第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相

19、 图6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%A：1-2点间，液态冷却，点间，液态冷却，没有相变。没有相变。WC=5%铁碳合金结晶过程铁碳合金结晶过程L 5% L 5% 三、过共晶白口铁结晶过程三、过共晶白口铁结晶过程第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 图6.69%LF e3CPFLeA

20、L+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%B：2-3点间，从液态铁点间，从液态铁碳合金中析出一次渗碳碳合金中析出一次渗碳体体Fe3CL 5% L 4.3% + Fe3C请计算在请计算在3点（未发生工点（未发生工晶转变）时，剩余液体：晶转变）时，剩余液体：W L 4. 3%=？第三节第三节 铁碳合金平衡结晶铁碳合金平衡结晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 图6.6

21、9%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%C： 3点，剩余液体（含点，剩余液体（含碳量为碳量为4.3% ）发生共晶）发生共晶反应。反应。L 4. 3% （1148）A 2.11%+ Fe3C-莱氏体莱氏体Le下面过程同前述一致下面过程同前述一致最终组织：过共晶白口铁：最终组织：过共晶白口铁：Le + Fe3C （F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析）+ Fe3C+ Fe3C（共晶）（共晶）+ Fe3C ）第四节第四

22、节 铁碳合金分类铁碳合金分类铁碳合金铁碳合金纯铁WC0.0218%钢WC=0.02182.11%白口铁WC=2.116.69%亚共析钢WC=0.02180.77%共析钢WC=0.77%过共析钢WC=0.77% 2.11%亚共晶白口铁WC=2.114.3%共晶白口铁WC=4.3过晶白口铁WC=4.3 6.69%如图如图一：按含碳量分类一：按含碳量分类第四节第四节 铁碳合金分类铁碳合金分类铁碳合金铁碳合金纯铁纯铁F钢钢F+Fe3C白口铁白口铁F+Fe3C亚共析钢亚共析钢F+P共析钢共析钢P过共析钢过共析钢P+ Fe3C亚共晶白口铁亚共晶白口铁P+ Fe3C + Le 共晶白口铁共晶白口铁Le 过晶

23、白口铁过晶白口铁Le + Fe3C二：按组织分二：按组织分类类如图如图第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-171：分析：从：分析：从Fe-Fe3C相相图可看出图可看出例题例题1：含碳量为：含碳量为0.60%铁碳合金液铁碳合金液1吨，从液态下缓吨，从液态下缓慢冷却至室温，叙述结晶过程。并计算室温组织中慢冷却至室温，叙述结晶过程。并计算室温组织中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345A：1-2点间点间，液态冷却，液态冷却，没有相变。没有相变。

24、 L 0.60% L 0.60%B：2-3点点，从液体中，从液体中 析析出奥氏体出奥氏体A ，L 0.60% A 0.60%+L 0.60%第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345C：至：至3点点，全部液体转化为，全部液体转化为 奥氏体奥氏体A 。L 0.60% A 0.60%A 0.60% A 0.77% + F先先0.0218%D： 3-4点点含碳量为含碳量为0.6%的奥氏体冷却。的奥氏体冷却。E： 4-5点点，从奥氏体，从奥氏体A中中

25、析出先铁素体析出先铁素体F先先。第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345F： 5点点，剩余奥氏体，剩余奥氏体A（含碳量为（含碳量为0.77% ）发生共）发生共析反应，生成铁素体析反应，生成铁素体F与渗碳体。与渗碳体。A 0.77% （恒温）（恒温） F 0.0218% +Fe3C 6.69%（共析）（共析）G：5-6点点，从铁素体析出三，从铁素体析出三次渗碳体次渗碳体Fe3CF先先+ F共析共析F + Fe3CH：6点点（室温）（室温）第三节

26、第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二 元 相 图FeWF先WA 0.77% 12345室温组织为亚共析钢：室温组织为亚共析钢：去掉中间过程有：去掉中间过程有：L（A） 0.6% F （F先先+ F共析共析） 0.0008% + Fe3C 6.69%+ Fe3C 6.69%（共析）（共析）F先先+P第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-19 还原还原计算室温组织中计算室温组织中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。先求先求F先先： S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CL

27、eL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345即：即：A 0.60% A 0.77% + F先先0.0218% 支点支点- 0.6%端点端点-0.0218%端点端点-0.77%Kg2301000%0218. 0%77. 0%6 . 0%77. 0WF%0218. 0先第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-19 还原还原计算室温组织中计算室温组织中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。再求再求Fe3C 6.69%+ Fe3C 6.69%（共析）（共析） ： S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.

28、69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345即：即：A 0.60% F 0.0008% + Fe3C 6.69%(去掉中间过程去掉中间过程)支点支点- 0.6%端点端点- 0.0008% 端点端点- 6.69%Kg901000%0008. 0%69. 6%0008. 0%6 . 0W%69. 6C3eF第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-19S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345WF先先=230 k g问：问：WFe3C=90 k g室温组织：室温组织：

29、F先先+ P（F共析共析+ Fe3C）1000-（230+90）=680是否是是否是WF共析共析？第三节第三节 铁碳合金及相图铁碳合金及相图-19S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345F共析共析=？Fe3CA 0.60% A 0.77% + F先先0.0218 WA 0.77% = 1000- WF先先= 1000- 230=770k g684-680=4 k g是什么是什么?Kg684770%0218. 0%69. 6%77. 0%69. 6WF%77. 0（共析）F先先F共析共析析出

30、析出Fe3C - F先先析析出出Fe3C第五节第五节 含碳量对组织与性能的影响含碳量对组织与性能的影响一：含碳量对组织的影响一：含碳量对组织的影响铁碳合金成分与相组织组成物的关系铁碳合金成分与相组织组成物的关系二；含碳量对铁碳合金机械性的影响二；含碳量对铁碳合金机械性的影响含碳量对铁碳合金机械性的影响含碳量对铁碳合金机械性的影响三：含碳量对铁碳合金工艺性的影响三：含碳量对铁碳合金工艺性的影响A：切削加工性能：切削加工性能B：锻造性能：锻造性能C：铸造性能：铸造性能D：可焊性能：可焊性能第六节第六节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-1铸件：铸件： 凝固后在铸造状态（或要经过热处理）凝固后在铸造

31、状态（或要经过热处理）下使用的金属。下使用的金属。铸锭（钢锭）：铸锭（钢锭）： 凝固后还要经历塑性变形的金属件。各种形状、凝固后还要经历塑性变形的金属件。各种形状、规格的钢材都要由铸锭（钢锭）或连铸坯（一种连续规格的钢材都要由铸锭（钢锭）或连铸坯（一种连续浇铸得到的铸坯）经过压力加工得到。浇铸得到的铸坯）经过压力加工得到。第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-1一、铸锭的三晶区一、铸锭的三晶区如铸锭宏观组织示意图如铸锭宏观组织示意图1、表面细晶粒区、表面细晶粒区产生原因：产生原因：2、柱状晶区、柱状晶区产生原因：产生原因：性能特点：性能特点：性能特点：性能特点：第四节第四节 金属铸锭

32、宏观组织金属铸锭宏观组织-2如铸锭宏观组织示意图如铸锭宏观组织示意图3、中心等轴晶区、中心等轴晶区产生原因：产生原因：性能特点：性能特点： 金属液温度下降时，金属液温度下降时，体积收缩，一旦收缩体积收缩，一旦收缩体积得不到金属液补体积得不到金属液补充，就会形成收缩孔充，就会形成收缩孔洞，集中的收缩孔洞洞，集中的收缩孔洞称为集中缩孔，简称称为集中缩孔，简称缩孔。缩孔。二、铸锭（铸件）的缺陷二、铸锭（铸件）的缺陷1、缩孔、缩孔第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-2如圆柱体试样缩孔形成示意图如圆柱体试样缩孔形成示意图 纯金属、共晶成分合金或凝固温度范围窄的合金，纯金属、共晶成分合金或凝固

33、温度范围窄的合金，当合金液冲满型腔后，当内浇道未凝固时，液态收缩当合金液冲满型腔后，当内浇道未凝固时，液态收缩可从浇铸系统补充，型腔内充满液体（如图可从浇铸系统补充，型腔内充满液体（如图a）。随）。随着温降低，靠近型腔壁的一层金属凝固成硬壳，如内着温降低，靠近型腔壁的一层金属凝固成硬壳，如内浇道已凝固，硬壳便形成一个充满合金液的密封容器浇道已凝固，硬壳便形成一个充满合金液的密封容器（如图（如图b）。）。缩孔的形成：缩孔的形成：第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-2 随着温度不断降低，内部合金液凝固收缩得不到随着温度不断降低，内部合金液凝固收缩得不到补充，在硬壳内中上部形成空隙，随着

34、合金液凝固、补充，在硬壳内中上部形成空隙，随着合金液凝固、收缩的进行，该空隙不断扩大，最后合金结晶完毕，收缩的进行，该空隙不断扩大，最后合金结晶完毕，在铸件内中上部形成的空隙便时缩孔（如图在铸件内中上部形成的空隙便时缩孔（如图c、d、e、f）。）。缩孔的形成：缩孔的形成：如圆柱体试样缩孔形成示意图如圆柱体试样缩孔形成示意图第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-2如圆柱体试样缩松形成示意图如圆柱体试样缩松形成示意图 金属液温度下降时，体积收缩，一旦收缩体积金属液温度下降时，体积收缩，一旦收缩体积得不到金属液补充，就会形成收缩孔洞，分散的收缩得不到金属液补充，就会形成收缩孔洞，分散的收缩

35、孔洞称为分散缩孔，简称缩松。孔洞称为分散缩孔，简称缩松。2、缩松、缩松 凝固温度范围宽的合金当合金液冲满型腔凝固温度范围宽的合金当合金液冲满型腔后，当内浇道未凝固时，液态收缩可从浇铸后，当内浇道未凝固时，液态收缩可从浇铸系统补充，型腔内充满液体（如图系统补充，型腔内充满液体（如图a）。）。缩松缩松的形的形成：成：第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-4 随着温降低，靠近型腔壁的一层金属凝固成硬壳，随着温降低，靠近型腔壁的一层金属凝固成硬壳，如内浇道已凝固，硬壳便形成一个充满合金液的密封如内浇道已凝固，硬壳便形成一个充满合金液的密封容器。随着温度不断降低，内部硬壳不断加厚，两相容器。随

36、着温度不断降低，内部硬壳不断加厚，两相并存区逐步推向中心，发达的枝晶奖中心部分的合金并存区逐步推向中心，发达的枝晶奖中心部分的合金液分隔成许多独立的小液体区液分隔成许多独立的小液体区(如图如图b)，这些独立的，这些独立的小液体区最后趋于同时凝固，且得不到补充而形成分小液体区最后趋于同时凝固，且得不到补充而形成分散的小孔洞即缩松散的小孔洞即缩松(如图如图c)。缩松的形成：缩松的形成：第四节第四节 金属铸锭宏观组织金属铸锭宏观组织-5气孔来源：气孔来源：3、气孔、气孔 侵入气体、反应产生气体、析出气体等未得到及侵入气体、反应产生气体、析出气体等未得到及时排出，留在金属固体中形成气孔。时排出，留在金

37、属固体中形成气孔。作用：作用：降低金属承载截面积，产生应力集中，降降低金属承载截面积，产生应力集中，降低构件力学性能。低构件力学性能。纯铁的同素异构转变曲线纯铁的同素异构转变曲线 还原还原时间s15381394912770温度铁磁体顺磁体(无磁性)面心立方晶格(Fe)体心立方晶格(Fe)体心立方晶格(Fe)Fe-Fe3C二元合金相图（成分、温度）二元合金相图（成分、温度）F、Fe3C 奥氏体奥氏体Fe6.69%LFe3CF(0.0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L14

38、95114872712271394912C(4.3)Fe-Fe3C二元合金相图（组织、相区）二元合金相图（组织、相区） 珠光珠光体体 莱氏体莱氏体 4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相图（组织、相区）还原二元合金相图（组织、相区）还原4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%F

39、eP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相图（组织、相区）二元合金相图（组织、相区） 水平水平线线 水平线水平线 24.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相图（组织、相区）作业二元合金相图（组织、相区）作业34.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe

40、3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相图（相区二元合金相图（相区）还原）还原4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%Fe-Fe3C二元相图FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相图二元合金相图析出线析出线 析出线析出线 析出线析出线 2F先Fe3CFe3CFe3C4.312277271148LQKPS(0.77)GNJFE(2.11)DCBA1538F(0.00

41、08%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3CFe-Fe3C二元合金相图二元合金相图结晶分析结晶分析2 钢组织金相图钢组织金相图543212002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+LeFeFe-Fe3C二元相图6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.30.17%1234523451钢组织金相图钢组织金相图 还原还原FpF+PpPpFe3CP+Fe3CFe-Fe3C二元合金相

42、图结晶分析2 还原还原 白口铁组织金相图 2002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+LeFe6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.312345234513%5%白口铁组织金相图白口铁组织金相图 还原还原Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLe白口铁组织金相图白口铁组织金相图 亚共晶白口铁亚共晶白口铁过共过共 共共Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLeFe-Fe3C二元合金相图（成分、温度）还原二元合金相图（成分、温度）还原Fe6.69%LFe3CF(0.

43、0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L1495114872712271394912C(4.3)钢与白口铁金相组织示意图钢与白口铁金相组织示意图 还原还原Fe-Fe3C二元合金相图结晶分析3 还原白口铁组织金相图 2002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+Fe3C+LeFe6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.312345234513%5%白

44、口铁组织金相图 还原Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLeFe-Fe3C二元合金相图例题1 例题例题1 、例题例题2 、例题例题3 、例题例题4 S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWF先WA 0.77% 12345Fe-Fe3C二元合金相图例题2 还原F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFPFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相图FeWFe3C123456WFFe-Fe3C二元合金相图作业4 作业5F(0.0008%)F+AP+FL+AAFPFe3CL6.69%F

45、eWFWP12456F(0.77%)303Fe-Fe3C二元合金相图作业6 作业7F(0.0008%)F+AP+FL+AAFPFe3CL6.69%FFeWF1345WP26F(0.77%)pFWC=0.55%铁碳合金冷却曲线示意图作业6F+AP+FL+AAFPLFe12345432155温度()温度()时间(s)成分(c)Fe-Fe3C二元合金相图例题3 还原54321WAWF先FeFe-Fe3C二元相图F6.69%LFe3CFLeAL+ALeL+Fe3CP+FP+Fe3CF+A+L+ASFe-Fe3C二元合金相图二元合金相图例题例题4 还原还原F54321W Fe3CFeFe-Fe3C二 元 相 图6.69%LFe3CFLeAL+ALeL+Fe3CP+FP+Fe3CF+ASWF共 析+L+A铁碳合金成分与组织组成物的关系