铁碳合金相图一

铁碳合金相图一铁碳合金相图（一）铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础。它是研究铁碳合金的成分、温度和组织结构之间关系的图形。铁碳合金相图是人类经过长期实践并进行大量科学实验总结出来的。一、铁碳合金相图的建立1.纯铁同素异构转变：同一种元素在不同条件下具有不同的晶体结构。当温度等外界条件变化时，晶格类型会发生转变。（以纯铁的冷却曲线，讲解该过程。）2.铁碳合金状态图的建立（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐标中。（3）将意义相同的临界点连接起来。二、铁碳合金状态图分析图1简化的Fe-Fe3C状态图ω，即纯铁；右端点图中纵坐标为温度，横坐标为碳的质量分数。左端原点0=cω，即Fe3C。横坐标上任何一点，均代表一种成分的铁碳合金。=69%.6c1、铁碳全合金的基本组织a）液相。铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称液相，用符号L表示。b)铁素体。碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。用符号F表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，铁素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，但具有良好的塑性、韧性。c)奥氏体。碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。（塑性较高、硬度较小，适合锻造）d）渗碳体：渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，它的分子式为Fe3C，渗碳体既是组元，又是基本相。其硬度很高，塑性韧性几乎为零。e）珠光体：用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间的机械机械混合物。介于F与Fe3C之间。f）莱氏体：用符号Ld表示，奥氏体和渗碳体所组成的共晶体。硬度很高，塑性，韧性很差2、主要特性点表1Fe-Fe3C状态图中的主要特性点⑴C点为共晶点，温度为1148oC含碳量为4.3％液态合金发生共晶反应结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体（Ld），反应式为：⑵S点为共析点，温度727oC含碳量为0.77％奥氏体发生共析转变生成铁素体和渗碳体片层相间的机械混合物（共析体），称为珠光体（P），反应式为：3、特性线⑴ACD线：液相线，用L表示，在此线以上的区域为液相，当合金液冷却到此线时开始结晶。cω<4.3％的合金冷却到AC线温度时开始结晶出奥氏体，cω>4.3％的合金冷却到CD线温度时开始结晶出一次渗碳体Fe3CⅠ。⑵AECF线：固相线，合金熔液冷却到此线时结晶完毕，此线以下为固相区。AE线是合金完成结晶，全部转变为奥氏体的温度线。ECF线叫共晶线，是一条水平恒温线。液态合金冷却到共晶线温度（1148oC）时，将发生共晶转变而生成一定量的莱氏体（Ld），只有C点全部结晶为莱氏体。⑶ES线：是碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。在1148℃时奥氏体中的溶碳能力最大为2.11%，随着温度降低溶解度沿此线降低，而在727℃时仅为0.77%C，所以含碳量大于0.77%的铁碳合金，自1148℃冷至727℃的过程中，由于奥氏体含碳量的减少，将从奥氏体中析出二次渗碳体(Fe3CII)，以区别于自液体中结晶出的一次渗碳体(Fe3CI)。⑷GS线：称为A3线，奥氏体冷却到此线时，开始析出铁素体，这是同素异晶转变的结果，使奥氏体含碳量沿此线向0.77%递增。⑸PSK线：共析线，通常称为A1线。当S点成分的奥氏体冷却到PSK线时，发生共析反应，同时析出铁素体和渗碳体，合称珠光体P。⑹PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线。铁素体冷却到此线，将以Fe3C形式析出过饱和的碳，形成的渗碳体，称为三次渗碳体Fe3CIII，三次渗碳体数量极少，对钢铁性能影响一般可忽略不计。以上各特性曲线的含义均是指合金缓慢冷却过程中的相变。若是加热过程，则相反。4、相区⑴单相区：F、A、L和Fe3C四个相区。⑵两相区：L+A、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F、F+Fe3C⑶三相区：共晶线ECF是L、A、Fe3C三相共存区；共析线PSK是A、F、Fe3C三相共存区。5、铁碳合金的分类ω＝2.11％）是钢与生铁的分界线，E点左边的铁碳合金称为钢(含碳E点成分（c量小于0.0218%的称为纯铁)。E点右边的称为生铁。根据含碳量和室温组织的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和白口铸铁三大类：⑴工业纯铁ω≤0.0218％）的铁碳合金，其室温组织为铁素体，Fe3CIII数量成分为P点左面（c极少，经常忽略。⑵钢ω≤2.11％）的铁碳合金，按室温组织不同，成分为P点和E点之间（0.0218％<c以0.77％为界又可分为三类：ω＜0.77％，室温组织为珠光体+铁素体；①亚共析钢：含碳量0.0218％<cω＝0.77％，室温组织为珠光体；②共析钢：含碳量cω≤2.11％，室温组织为珠光体+二次渗碳体。③过共析钢：含碳量0.77％<c⑶白口铸铁ω≤6.69％）的铁碳合金，按室温组织的不同，成分为E点和F点之间（2.11％<c以4.3％为界又分为三类：ω＜4.3