第三节-铁碳合金及相图课件

第三节铁碳合金及相图1一、铁碳合金的基本组织与性能1）铁素体（F）：碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体。由于α-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃）所以是几乎不含碳的纯铁。σb=180～230MPaHB=50～80δ=30～50%ψ=70～80%ak=156～196J·cm-2显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。

2纯铁0.01%C铁素体500×32）奥氏体（A）：碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。γ-Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148℃）。由于γ-Fe一般存在于727～1394℃之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。显微镜观察，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。其δ=40～50%，具有良好的塑性和低的变形抗力。是绝大多数钢种在高温进行压力加工所需的组织。3）渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的稳定化合物。含碳量为6.69%。HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。渗碳体在一定条件下可以分解出石墨。44）珠光体（P）：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（共析体）。珠光体的平均含碳量为0.77%，在727℃以下温度范围内存在。显微镜下观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。σb=750MPa，HB=160～180较高，δ=20～25%，ψ=30～40%适中

5）莱氏体（Ld）：是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（共晶体）。铁碳合金中含碳量为4.3%的液体冷却到1148℃时发生共晶转变，生成高温莱氏体。合金继续冷却到727℃时，其中的奥氏体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱氏体。统称莱氏体。5二、铁碳合金相图简化后的Fe-Fe3C状态图6AESPQGKD4.32.110.770.0218C%1148℃1538℃727℃PLAF温度℃912℃CFe3C6.69FA—纯铁的熔点。D—Fe3C的熔点。

E—C在γ-Fe中的最大溶解度点。1148℃2.11%C钢和铁的分界点。LeFe-Fe3C相图分析1）Fe-Fe3C相图中各特性点的含义。7C—共晶点，1148℃4.3%C

共晶点—发生共晶反应的点。

共晶反应—在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。

共晶反应的产物——共晶体——机械混合物

L（4.3%C）A（2.11%C）+Fe3C（6.69%C）1148℃Le

G—纯铁的同素异构转变点。

912℃

P—C在α-Fe中的最大溶解度点。727℃0.02%C

8

S—共析点，727℃0.77%C

共析点—发生共析反应的点。

共析反应—在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。共析反应的产物—共析体—机械混合物

A（0.77%C）F（0.02%C）+Fe3C（6.69%C）727℃P9Fe-Fe3C相图中主要特性点含义见表：10AESPQGKD4.32.110.770.02C%1148℃1538℃Le727℃PLAF温度℃912℃CFe3C6.69FAECF线—固相线

ACD线—液相线AE—A析出终了线ECF—共晶线1148℃AC—析出ACD—析出Fe3CAL+Fe3CL+Fe3CⅡF+AA+A+LeLe+

Fe3C2）Fe-Fe3C相图中特性线：11GS线—C在γ-Fe中的溶解度曲线。A—FGP线—F析出终了线。PSK线—共析线727℃PQ线—碳在α-Fe中的溶解度曲线。ES线—C在γ-Fe中的溶解度曲线。析出二次Fe3C（Fe3CⅡ）12简化的Fe-Fe3C相图中的特性线含义见表。3）Fe-Fe3C相图相区分析：13包括：（1）液相区：（2）液、固两相区：（3）固相区：也包括：（1）

单相区：L、F、A、Fe3C（2）

两相区：L+A、L+Fe3C、A+F、F+Fe3C（3）

三相区：Le+A+Fe3C、P+Le’+Fe3C14简化后的Fe-Fe3C状态图152典型铁碳合金结晶过程分析（1）铁碳合金分类1）工业纯铁:C<0.0218%

组织为F

2）钢:0.0218~2.11%C亚共析钢：C<0.77%

P+F共析钢：C=0.77%

P

过共析钢：C>0.77%

P+Fe3CⅡ

3）白口铸铁:2.11%~6.69%

C亚共晶白口铁：C<4.3%C

P+Ld’+Fe3C11

共晶白口铁：C=4.3%

Ld’

过共晶白口铁：C

>4.3%

Ld’+Fe3C1

16简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图17（2）典型铁碳合金结晶过程分析1）共析钢

共析钢组织转变过程示意图18共析钢的显微组织192）亚共析钢亚共析钢组织转变过程20亚共析钢的显微组织213)过共析钢过共析钢组织转变过程22过共析钢组织23纯铁亚共析钢共析钢过共析钢24铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500×(c).0.77%C珠光体

500×(b)0.45%C铁素体+珠光体

500×d).1.2%C

珠光体+二次渗碳体

500×254）共晶白口铸铁共晶白口铁组织转变过程26共晶白口铁组织275）亚共晶白口铁亚共晶白口铁组织转变过程28亚共晶白口铁组织296）过共晶白口铁过共晶白口铁组织转变过程30过共晶白口铁组织31231LAAL+P(F+Fe3C)1LAAL+A+P(F+Fe3C)+F432F41LL+P+Fe3CⅡ23AAFe3CⅡ1L2Le(A+Fe3CⅡ+Fe3C)Le’(P+Fe3CⅡ+Fe3C)1LA+L+LeP+Fe3CⅡ+Le’A+Le+32AFe3CⅡ31L2L+Fe3CⅠFe3CⅠ+Fe3CⅠ+Le’Le1）钢2）生铁共析钢:亚共析钢:过共析钢:

共晶生铁:亚共晶生铁:过共晶生铁:Le(A+Fe3C)A+（3）典型铁碳合金结晶过程简单描述：32简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图33三、铁碳合金相图的应用1、含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律（1）含碳量对平衡组织的影响（2）含碳量对力学性能的影响

材料的组织结构决定其性能34经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheM