第四章二元合金相图

第四章二元合金相图本章重点：1、匀晶与共晶相图分析。2、相图与性能的关系。3、铁碳合金相图。难点：组织与相的关系，初生相与次生相的异同。§4-1二元相图的建立纯金属结晶后只能得到单相固体，合金结晶后既可得到固溶体组织，也可获得单向的化合物组织，最常见的是得到由固溶体和化合物组成的多相组织。组元不同，获得固溶体和化合物的类型不同。即使组元确定后，结晶后所获得的相的性质、数目及其相对含量也会随着温度和合金成分改变而变化。为了研究不同合金中相的存在状态和合金成分与温度直接的变化规律，就要利用相图这一工具。§4-1二元相图的建立合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，称为合金系。相图：相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程的简明图解。又称状态图或平衡图（不同成分、温度下合金中相的平衡关系。)一、研究相图的意义1、研究合金在缓慢冷却条件下的相变化。2、判断合金在快速冷却条件下相的变化。3、指导制定热加工工艺。二、相律及其应用相律是检验、分析和使用相图的工具.是描述系统的组元数C、相数P与自由度数f之间关系的法则。吉布斯（Gibbs）相律表达式：f=c-p+2当压力为常数时：f=c-p+1自由度是在平衡相数不变的前提下，给定系统中可以独立变化的、决定体系状态因素的数目。f0决定合金状态的因素有成分、温度和压力，当压力不变时，合金状态有温度和成分两个因素确定，对于纯金属，成分固定不变，只有温度可以独立改变，所以纯金属的自由度最多是一个。同理，二元合金的自由度最多是两个；三元合金的自由度最多是三个……。相律的应用1）确定系统中可能存在的最多平衡相数因：f=c-p+1则：p=c-f+1当f=0时，平衡相数p最多。对单元系c=1，则p=2，所以纯金属结晶时，温度不变，共存的平衡相为液、固两相。二元系c=2，则p=3，说明二元系共存的平衡相最多为三相。2）解释纯金属和二元合金结晶的差别纯金属结晶时存在液固两相，f=0，所以温度不能变，是在恒温下进行。二元合金，在两相平衡时，f=1，所以温度可以变化，当出现三相平衡时，f=0，此时温度与成分都不能变。注意：1）相律只适合于热力学平衡状态；2）相律只能表示系统中组元和相的数目，不能指明其含量和类型；3）相律不能预报反应速度；4）自由度不得小于零。三、相图的建立相图用纵坐标表示温度变化，横坐标表示成分变化。一般采用热分析法。原理是凝固时释放凝固潜热。下面以Cu-Ni合金为例，说明用热分析法建立相图的步骤：1）首先，配制不同成分的Cu-Ni合金。2）将合金熔化后，测定它们的冷却曲线，并找出曲线上临界点（即转折点和平台）。3）将上述数据引入相应成分的温度-成分坐标图中。4）将物理意义相同的临界点连成曲线，即得Cu-Ni合金相图。四、相图的测定热分析法测定简单相图的步骤（以Cu-Ni合金为例）：Ⅰ：纯铜Ⅱ：75%Cu+25%NiⅢ：50%Cu+50%NiⅣ：25%Cu+75%NiⅤ：纯Ni金属和合金在冷却到该温度时发生了冷却速度的突然改变。【原因】金属和合金在结晶（相变）时有结晶潜热释放，抵消了部分或全部热量的散失。结晶开始结晶终了一、匀晶相图分析

两组元在液态和固态下均能以任何比例相互溶解，冷却时发生匀晶转变的合金系的相图是匀晶相图。§4-1匀晶相图Cu-Ni合金匀晶相图点：A，B线：液相线固相线区：L

α

L+α二、合金的平衡结晶过程 以Ⅰ点成分的Cu-Ni合金（Ni的质量分数为40%）为例分析结晶过程。 匀晶结晶特点：①固溶体结晶是在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。②在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni含量）是确定的。③先结晶出的固溶体和后结晶出的固溶体成分不同。平衡结晶条件下，可通过原子扩散使成分均匀化，最终获得与原合金成分相同的单相α固溶体。④与纯金属一样，α固溶体从液相中结晶出来的过程中，包括有生核与长大两个过程，但固溶体更趋向于树枝状长大。三、杠杆定律及应用匀晶相图合金的结晶过程QLQaQL×ab=Qa×bc

杠杆定律杠杆的两个端点为给定温度时两相的成分点，而支点为合金的成分点。杠杆定律与力学比喻QLQa【证明】Q合金，其中Ni含量b%；T1温度时，L相中Ni质量分数a%，a相中Ni质量分数c%。Q0×b%=QL×a%+Qa×c%又因为Q0=QL+Qa

所以（QL+Qa）×b%=QL×a%+Qa×c%Q0合金总质量，QL液相质量，Qa固相质量。由杠杆定律可算出T1时液相和固相在合金中质量分数：运用杠杆定律时注意，它只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态下使用。杠杆定律的应用：①确定某一温度下两平衡相的成分；②确定某一温度下两平衡相的相对量。四、固溶体合金中的枝晶偏析固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现象称为枝晶偏析。性能就不均匀成分不均匀组织不均匀枝晶偏析一个晶粒内化学成分不均匀的现象叫枝晶偏析。固溶体晶粒成分不均匀性示意图，颜色深浅代表高熔点组元的浓度大小。Cu-Ni合金枝晶偏析示意图枝晶偏析与冷却速度和液固相线的间距有关。冷却速度越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。枝晶偏析使合金的塑性、韧性显著下降，给压力加工带来不利影响。生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热处理工艺称作扩散退火。Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织平衡组织枝晶偏析组织§4-2二元共晶相图一、相图分析Pb－Sn合金相图这种由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应。所生成的两相混合物叫共晶体。水平线ced为共晶反应线。①组元:Pb，Sn②相:

L，α，β（α是Sn在Pb中的有限固溶体；β是Pb在Sn中的有限固溶体）③点、线：a，b，c，d，e液相线：

aeb固相线：

acedb

共晶反应线：ced，在共晶温度发生共晶反应，转变过程中是三相（L，，）共存。溶解度线：cf

，Sn在Pb中的溶解度线，或称α相的固溶线；

α固溶体中Sn的溶解度极限曲线；

dg

，

Pb在Sn中溶解度线，或称β相的固溶线；

β固溶体中Pb的溶解度极限曲线。共晶相图：两组元液态时彼此无限互溶，固态下彼此部分固溶，并发生共晶转变的合金系形成的相图。

④相区：三个单相区：L、α、β（α、β是有限固溶体）三个双相区：L+α、L+β、α+β三相区：L+α+β（共晶点）。⑤共晶体：共晶反应产生共晶体（α+β）。(1)合金IV的平衡结晶过程温度降低，固溶体溶解度下降。从固态α相中析出富Sn的β相称为二次β，常写作βⅡ。这种二次结晶可表示为α→βⅡ

。由于固溶体中溶解度的减少而析出另一固相的反应叫二次析出反应或脱溶过程。二、典型合金的结晶过程01234匀晶不变析出富Sn的β相在冷却过程中，当超过其固溶度时，会析出低Sn的αⅡ相，β→αⅡ。室温组织：α+βII合金IV冷却曲线及结晶过程二次相通常沿初生相的晶界析出，也可在晶内沿缺陷处析出。运用杠杆定律，两相的质量分数：合金IV室温组织由α和βⅡ两相组成。（共晶合金）

Le

→αc

+βd合金室温组织全部为共晶体，即只含一种组织组成物（即共晶体）；而其组成相仍为α和β两相。(2)合金I的平衡结晶过程

共晶合金组织的形态(机械混合物，两相交替分布，黑色片层为富Pb的α相，白色基体为富Sn的β相）室温时：合金的室温组织为共晶体,即只含一种组织组成物;其组成相仍为α和β相。共晶转变温度时：相组成物α，β共晶转变温度以下：共晶体中α和β二次结晶,从α中析出βII,从β中析出αII。α成分由c→f,β成分由d→g。两种相的相对重量依杠杆定律变化。βII和αII

同β和α相连在一起,共晶体形态和成分不发生变化。共晶体长大示意图共晶组织形态

层片状(Al-CuAl2定向凝固)Pb-Sn共晶组织条棒状(Sb-MnSb横截面)螺旋状（Zn-Mg）针状共晶树枝状共晶放射状共晶螺旋状共晶共晶反应的条件：1）温度是确定的，即水平线的温度。2）成分是确定的，即共晶点的成分。共晶体的特点：1）组成共晶体的两个固相的相对量是一定的。2）在显微镜下具有独特的形貌，多样形态（视为一种组织）。3）组织较细密。（亚共晶合金）结晶过程分三个阶段，即匀晶反应+共晶反应+二次结晶反应。

L→α初+L→

α初+（αc+βd)→

α初+βII+（α+β）【共晶组织中二次相的析出忽略】合金室温组织：初生α+βⅡ+(α+β)，合金组成相：α和β。(3)合金II的平衡结晶过程Pb－Sn亚共晶组织黑色斑状组织（三维形态为粗大树枝晶）为初生相α共晶组织(α+β)二次相βⅡ室温下，组成相(α，β)质量分数：

组织组成物质量分数：

①在共晶温度时②室温下初生α+βⅡ+(α+β)，次生相与初生相成分和结构完全相同，是同一种相；但形貌特征、分布完全不同，属于两种组织。位于共晶点e点右侧和d点以左的合金称为过共晶合金。(4)合金III的平衡结晶过程（过共晶合金）合金III结晶过程与合金II相似，只是匀晶产物为初晶，二次结晶产物为。室温组织为+（+）+

。组织标注相图三、组织组成物在相图上的标注组织组成物是指组成合金显微组织的独立部分。Ⅰ和Ⅰ,

Ⅱ和Ⅱ,共晶体(+)都是组织组成物。相与相之间的差别主要在结构和成分上。组织组成物之间的差别主要在形态上。如Ⅰ

、Ⅱ和共晶

的结构成分相同，属同一个相，但它们的形态不同，分属不同的组织组成物。将组织组成物标注在相图中，可使所标注的组织与显微镜下观察到的组织一致。Pb-Sn亚共晶组织组织组成物在相图上的标注§时效强化当次生相以细小粒状形式分布在较软的固溶体基体上时，由于次生相对位错运动的阻碍作用，使材料的强度提高的现象称沉淀强化。由于固溶处理时抑制了过饱和固溶体的析出过程，形成溶质原子富集区，引起固溶体畸变，使位错运动受到阻碍，从而提高了强度。随时间的延长作用强化效果进一步提高，所以称为时效强化。T↓→固溶体的溶解度↓→脱溶转变→析出沉淀相T↓→固溶体的溶解度↓→次生相来不及析出→过饱和固溶体冷却速率足够缓慢快冷固溶处理§其他二元相图§二元共析相图在二元合金中，若合金冷却到固态时，还能发生由一个固相同时分解形成两个新的固相，这种相图叫共析相图。此两相混合物称为共析体。与共晶反应不同点：1）共析反应是固态反应，原子的扩散困难，组织更细。2）因母相与子相的比容不同，反应后易引起较大的内应力。具有共析反应的二元合金相图§包晶反应的合金相图Pt－Ag合金相图包晶L+匀晶L

共晶L+

共析+

包晶L+二元合金两相平衡时，两相成分均随温度而变化。其具体数值可由恒温水平线与两相区相界线的交点来确定。温度变化时，两平衡相成分也分别沿两条相界线相应变化。二元相图的三相平衡区是一条水平线。它与三个单相区均以点接触。从三个单相区的相互位置，可以判断三相平衡的性质。分析复杂相图时，首先要弄清单相区，然后找出三相区、三相点，再弄清三相平衡转变类型。牢记：两个单相区之间必有一个由这两相组成的两相区隔开，而不能以一条直线接界；两个两相区之间必须以一个单相区或三相区隔开。相区接触法则：相图中相邻相区相数之差均为1（点接触除外）。二元合金相图小结

§4-3相图与性能的关系合金的性能取决于它的成分和组织，而相图则表明不同成分合金在室温下的平衡组织，可见，合金的性能与相图之间存在着一定的联系。一、合金的使用性能与相图的关系匀晶相图：溶质元素→晶格畸变大→强度、硬度↑，电阻率↑（50%↑最大）共晶相图：在单相区与匀晶相图相同。复相组织区域内（如共晶转变范围），合金的强度、硬度和物理性能随成分的变化呈直线关系，大致是两相性能的算术平均值。

HB=HBa*a%+HBβ*β%对组织较敏感的性能—强度，与组成相或组织组成物的形态有很大关系。组成相或组织组成物越细密，强度越高（共晶点处，共晶组织呈细小、均匀细密的复相组织，强度可达最高值。）

二、

合金的工艺性能与相图的关系§合金的工艺性能与相图的关系(1)铸造性能◆液态合金的流动性以及产生缩孔、缩松和偏析倾向等。◆液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小→合金的流动性好→有利于浇注。◆液固相线距离大→枝晶偏析倾向愈大，合金流动性愈差，形成分散缩孔的倾向也愈大，使铸造性能恶化。◆因此铸造合金的成分常取共晶成分和接近共晶成分或选择结晶温度间隙最小的成分。这种成分合金流动性好，易形成集中缩孔，铸件致密，铸造性能最好。(2)锻造、轧制性能单相固溶体合金变形抗力小，变形均匀，不易开裂，塑性、韧性好，所以共晶线两侧的合金适合于锻压。单相固溶体的硬度较低，切削加工性较差。§4-4铁碳合金的组元分析(1)纯Fe组元

δ-Fe(bcc)γ-Fe(fcc)α-Fe(bcc)

同素异构转变

韧性、塑性好;

强度低、硬度低。912℃1394℃纯铁的冷却曲线及晶体结构变化(体心立方)(体心立方)(面心立方)1583℃(2)渗碳体(Fe3C)具有复杂结构的间隙化合物，Fe原子与C原子之比3：1。Fe3C熔点高（1227℃），不发生同素异晶转变。Fe3C硬而脆，塑性、韧性几乎为零。室温平衡状态下，铁碳合金中的碳大多以Fe3C形式存在。§3-2Fe-Fe3C相图分析§3-2-1五个基本相SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%Fe-Fe3C五个基本相之一(1)液相L液相L是铁与碳的液溶体。(2)δ相碳在δ-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，在1394℃以上存在。称为δ固溶体，又称高温铁素体。碳在δ-Fe中的最大溶解度为1495℃时的0.09%（H点）。Fe-Fe3C五个基本相之二Fe-Fe3C五个基本相之三(3)γ相

碳在γ-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。常称奥氏体，用符号A表示.奥氏体中碳的固溶度较大，在1148℃时碳溶量最大达2.11%（E点）。奥氏体的强度较低，硬度不高，易于塑性变形。(4)α相碳在α-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。也称铁素体，用符号F或α表示。碳在α-Fe中的最大溶解度为727℃时的0.0218%（P点）。强度、硬度低；塑性好。Fe-Fe3C五个基本相之四(5)Fe3C相是一个化合物相，渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，是钢中主要的强化相，对铁碳合金的力学性能有很大影响。由于Fe3C是稳定化合物，Fe3C相区在碳的质量分数为6.69%的成分垂线上（DFK）。Fe-Fe3C五个基本相之五SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%§3-2-2特性点

【A点】A点温度：1538℃；碳质量分数：0%；意义：纯铁的熔点。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【B点】B点温度：1495℃；碳质量分数：0.53%；意义：包晶转变时（LB+H→AJ）液相合金的成分。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【C点】C点温度：1148℃；碳质量分数：4.30%；意义：共晶点，

LC

→AE+Fe3CSPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【D点】D点温度：1227℃；碳质量分数：6.69%；意义：Fe3C的熔点。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【E点】E点温度：1148℃；碳质量分数：2.11%；意义：碳在γ-Fe中的最大溶解度。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【G点】G点温度：912℃；碳质量分数：0%；意义：γ-Fe→α-Fe同素异构转变。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【H点】H点温度：1495℃；碳质量分数：0.09%；意义：碳在

-Fe中的最大溶解度。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【J点】J点温度：1495℃；碳质量分数：0.17%；意义：包晶点，

LB+H→AJSPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【N点】N点温度：1394℃；碳质量分数：0%；意义：-Fe→γ-Fe同素异构转变点。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【P点】P点温度：727℃；碳质量分数：0.0218%；意义：碳在α-Fe中的最大溶解度。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%【S点】S点温度：727℃；碳质量分数：0.77%；意义：共析点，

AS→FP+Fe3C SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDαFeFe3CC%Q【Q点】Q点温度：600℃；碳质量分数：0.0057%；意义：600℃时碳在α-Fe中的溶解度。（室温，0.0008%，室温时碳在

α-Fe中的溶解度）(1)三条水平线(三个重要点)§3-2-3特性线SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα【线1】①包晶点J与包晶转变线HJB1495℃，C%=0.17％LB+δH→AJ

即L0.53+δ0.09→A0.17包晶反应生成碳在γ-Fe中的间隙固溶体，即奥氏体组织，用A表示。碳的质量分数0.09%～0.53%的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生包晶反应。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα【线2】②共晶点C与共晶转变线ECF1148℃，C%=4.3%，

LC→AE+Fe3CF（共晶渗碳体）L4.3

→A2.11+Fe3C6.69共晶反应产物是奥氏体(A)与渗碳体(Fe3C)的机械混合物，称为莱氏体组织(Ld)。碳的质量分数在2.11%～6.69%间的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共晶反应。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα【线3】③共析点S与共析转变线PSK——A1线727℃，C%=0.77%AS→FP+Fe3C（共析渗碳体）A0.77→F0.0218+Fe3C共析反应产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称珠光体，以P表示。在显微镜下珠光体形态呈片状。在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与铁素体（宽条）。珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间。碳的质量分数0.0218%～6.69%的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共析反应。PSK线亦称A1线。(2)液固相线固相线AHJECFSPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα液相线ABCD(3)溶解度线SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα【ES线】

ES线：碳在奥氏体A中的固溶线——Acm1148℃，2.11%（E）；727℃，0.77%（S）碳的质量分数大于0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃的过程中，将从A中析出Fe3C，称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα【PQ线】

PQ线：碳在铁素体F中的固溶线727℃，0.0218%室温，0.0008%。铁碳合金自727℃冷至室温的过程中，将从F中析出Fe3C，称为三次渗碳体（Fe3CⅢ）。Fe3CⅢ数量极少，往往予以忽略。

(4)GS线——A3线

合金冷却时自奥氏体A中开始析出铁素体F的开始线；或者，加热时F溶入A的终了线。SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3Cα+Fe3CKFDFeFe3CC%Qα§3-3铁碳合金平衡结晶分析§3-3-1铁碳合金的分类根据Fe-Fe3C相图，铁碳合金可分为三类：

(1)工业纯铁[wc≤0.0218%]

(2)钢[0.0218%<wc

≤2.11%(3)白口铸铁[2.11%<wc<6.69%]

工业纯铁室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。强度低、硬度低，不宜用作结构材料。钢的共同特点：高温下都有塑性良好的奥氏体（A）组织，适合于压力加工。白口铸铁因为在高温时都有脆性的共晶莱氏体，所以不能进行锻压；但共晶成分合金的流动性好，适合于铸造。§4-4-1典型合金的结晶(1)工业纯铁工业纯铁wc≤0.0218%①SPNJHGECBAγ+Fe3Cα+γL+γγ+L+γLL+Fe3CKFDFeFe3CQα①

wc=0.01%1234567匀晶转变同素异构转变同素异构转变三次渗碳体Fe3CIIFe3CIII

相组成物：

Fe3C；F

相相对量：

组织组成物：F（等轴晶）和Fe3CIII（小片状）工业纯铁组织金相图(2)共析钢②

wc=0.77%123匀晶转变共析转变相组成物：F和Fe3C

组织组成物：

P(层片状)100%共析钢金相组织图(3)亚共析钢(0.0218%<C%<0.77%)③wc=0.45%【简化处理】不考虑包晶反应，即忽略P40，图3-3中合金(3)中的1－2部分。1以上1－22－33－44－4’γ相中析出α相共析反应：铁素体＋Fe3C先共析铁素体先共析F＋P亚共析钢组织金相图先共析铁素体珠光体相组成物：F，Fe3C相相对量：组织组成物：F、P(4)过共析钢(0.77%<C%<2.11%)④wc=1.2%沿A晶界析出Fe3CII共析反应：铁素体＋Fe3C

(P)Fe3CIIP过共析钢组织金相图相组成物：F，Fe3C

组织组成物：P，Fe3CII组织相对量：

(5)共晶白口铸铁(C%=4.3%)⑤12L→Ld(A+Fe3C共晶)→A+Fe3C共晶+Fe3CII

→变态莱氏体Ld’

(P+Fe3C共晶+Fe3CII)共晶白口铁组织金相图相组成物：F，Fe3C

组织组成物：Ld'(6)亚共晶白口铸铁(2.11%<C%<4.3%)

⑥wc=3.0%123亚共晶白口铁组织金相图PLd’沿边界分布的Fe3CII室温相组成物：F，Fe3C相相对量：

室温组织组成物：P，Ld’，Fe3CII初晶γ：Ld：第1步：第2步：从初晶γ相中析出的Fe3CII和P:第3步：室温下，Ld’%=Ld%Fe3CII和P不变(7)过共晶白口铸铁(4.3%<C%<6.69%)

⑦

wc=5.0%123过共晶白口铁组织金相图Fe3CILd’相组成物：

组织组成物：Ld’，Fe3C

总结：铁碳合金相图

点：符号、成分、温度莱氏体Le(A+Fe3C)

Le’(P+Fe3C)珠光体P(F+Fe3C)复相组织组成物：组织组成物标注相区标注线：液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线A1538℃D1227℃N1394℃G912℃PSK727℃ECF1148℃HJB1495℃FeFe3CSQPNJHGECBAA+Fe3CA+FL+AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdLdLd+Fe3CⅠLd’+Fe3CⅠLd’P+Fe3CⅡ+Ld’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢ温度KFDC%FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+FL+AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdLdLd+Fe3CⅠLd’+Fe3CⅠLd’P+Fe3CⅡ+Ld’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢC%温度合金相的相对重量百分比组织组成物的相对重量百分比45钢T10钢含碳3.0%亚共晶白口铁杠杆定律的应用§4-4-2铁碳相图的应用(1)在钢铁材料选用方面的应用

●建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，因此选用碳含量较低的钢材。●各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好的材料。应选用碳含量适中的中碳钢。各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料，则选碳含量高的钢种。●纯铁磁导率高，矫顽力低，可作软磁材料使用，例如做电磁铁的铁心等。●白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。(2)在铸造工艺方面的应用根据Fe-Fe3C相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50～100℃。(3)在热缎、热轧工艺方面的应用锻造或轧制要求好的塑性、变形抗力，选在单相奥氏体区内进行。(4)在热处理工艺方面的应用Fe-Fe3C相图对制定热处理工艺具有重要意义。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据Fe-Fe3C相图确定的。在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点：①Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态，如含有其它元素，相图将发生变化。②Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态，若冷却或加热速度较快时，其组织转变就不能只用相图来分析。§Fe—Fe3C相图的分析SQPNJHGECBAA+Fe3CA+FL+AA+L+ALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LeLeLe+Fe3CⅠLe’+Fe3CⅠLe’P+Fe3CⅡ+Le’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢKFDFFeFe3CC%含0.45%C钢的组织含0.20%C钢的组织含0.60%C钢的组织L→L+A→A→A+F→A+P+F→P+F相组成物：F，Fe3C相相对量：F%=Fe3C%=组织组成物：F、PP%=F%=45钢金相FP3、铁碳合金的成分-组织-性能关系