第五章 铁碳相图

1、第三节 复杂相图分析 铁碳相图 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 1 1、组元的特性、组元的特性 1 1）纯铁）纯铁纯铁的同素异晶转变纯铁的同素异晶转变 铁素体的磁性转变温度为铁素体的磁性转变温度为770(居居 里点里点)，曾经把，曾经把770912无磁性无磁性 (顺磁性顺磁性)的铁称为的铁称为Fe。 一、相图分析一、相图分析 工业纯铁的力学性能特点是强度、硬度低，塑工业纯铁的力学性能特点是强度、硬度低，塑 性、韧性好。性、韧性好。 抗拉强度抗拉强度 b b180180230Mpa230Mpa 延伸率延伸率 30305050 断面收缩率断面收缩率70708080 冲击韧性冲击韧性 a ak k16

2、0160200J/cm200J/cm2 2 硬度硬度 50 506060HB HB 一、相图分析一、相图分析 1 1、组元的特性、组元的特性 游离的碳有石墨和金刚石两游离的碳有石墨和金刚石两 种晶体结构，在铁碳合金中的游种晶体结构，在铁碳合金中的游 离态是石墨。石墨离态是石墨。石墨( (Graphite)Graphite)具具 有简单六方晶格。同一晶面上碳有简单六方晶格。同一晶面上碳 原子以共价键结合原子以共价键结合, ,间距间距0.1420.142nmnm 结合力较强，两层晶面的间距为结合力较强，两层晶面的间距为 0.340.34nmnm，结合力弱。结合力弱。 石墨晶体长大时，沿层面的长大速

3、度较快，即层面的扩大石墨晶体长大时，沿层面的长大速度较快，即层面的扩大 快而层的加厚慢，导致其结晶形态通常发展成片状。快而层的加厚慢，导致其结晶形态通常发展成片状。 石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但 其强度、硬度、塑性和韧性都极低。其强度、硬度、塑性和韧性都极低。 2 2）碳）碳 2 2、铁碳合金中的基本相、铁碳合金中的基本相 相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为中的间隙固溶体，晶体结构为bccbcc， 仅由仅由相形成的组织称为相形成的组织称为铁素体铁素体，记为，记为 F F(Ferrite)(Ferrite

4、)。 相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为中的间隙固溶体，晶体结构为fccfcc， 仅由仅由相形成的组织称为相形成的组织称为奥氏体奥氏体，记为，记为 A A(Austenite)(Austenite)。 相相 C C在在-Fe-Fe中的间隙固溶体，晶体结构也为中的间隙固溶体，晶体结构也为bccbcc， 相出现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称相出现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称 高温铁素体。高温铁素体。 一、相图分析一、相图分析 FeFe3 3C C相相 铁和碳生成的间隙化合物，其中碳的重铁和碳生成的间隙化合物，其中碳的重 量百分比为量百分比为6.69%6.69%

5、，晶体结构是复杂正交晶系，晶体结构是复杂正交晶系， 仅由仅由FeFe3 3C C相构成的组织称为相构成的组织称为渗碳体渗碳体，依然记为，依然记为 FeFe3 3C C，也有写为也有写为Cm(CementiteCm(Cementite) )。 石墨石墨 在铁碳合金中的游离状态下存在的碳为在铁碳合金中的游离状态下存在的碳为 石墨，组织记石墨，组织记G G(Graphite)(Graphite)。 L L相相 碳在高温下熔入液体，相图中标记碳在高温下熔入液体，相图中标记 L L(Liquid)(Liquid)。 （二）铁碳合金的基本组织特征二）铁碳合金的基本组织特征 1.铁素体（铁素体（F） 碳溶于

6、碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用中形成的间隙固溶体，用 符号符号F（或或）表示。表示。 600 溶碳量溶碳量0.0008% 727 溶碳量溶碳量0.0218% 性能：与纯铁相似，强度、硬度低，而性能：与纯铁相似，强度、硬度低，而 塑性和韧性好。塑性和韧性好。 组织：呈明亮的多边形晶粒，晶界曲折。组织：呈明亮的多边形晶粒，晶界曲折。 2.奥氏体（奥氏体（A） 碳溶碳溶于于Fe中形成的间隙固溶体，用中形成的间隙固溶体，用 符号符号A（或或）表示。表示。 727 溶碳量溶碳量0.77% 1148 溶碳量溶碳量2.11% 性能：有一定的强度和硬度，塑性和韧性能：有一定的强度和硬度，塑性和韧 性好，适于

7、进行锻压加工。性好，适于进行锻压加工。 组织：与铁素体相似，晶粒呈多边形，组织：与铁素体相似，晶粒呈多边形， 但晶界较铁素体平直但晶界较铁素体平直 3.渗碳体（渗碳体（ Fe3 C ） 铁和碳形成的一种具有复杂斜方晶格的铁和碳形成的一种具有复杂斜方晶格的 间隙化合物，用化学分子式间隙化合物，用化学分子式Fe3 C 表示。表示。 Wc=6.69% 熔点为熔点为 1227 性能：硬度很高，脆性很大，塑性极差。性能：硬度很高，脆性很大，塑性极差。 组织：常以片状、球（粒）状和网状等组织：常以片状、球（粒）状和网状等 不同形态存在。不同形态存在。 4.珠光体珠光体铁素体和渗碳体组成的机械混合物，铁素体

8、和渗碳体组成的机械混合物， 用符号用符号P表示。表示。 Wc=0.77% 性能：介于铁素体与珠光体之间，即综性能：介于铁素体与珠光体之间，即综 合性能良好。合性能良好。 5.莱氏体莱氏体 Wc=4.3%的合金，缓慢冷却到的合金，缓慢冷却到 1148时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳 体的共晶组织，用符号体的共晶组织，用符号Ld表示。表示。 性能：与渗碳体相似，即硬度高，塑性性能：与渗碳体相似，即硬度高，塑性 差。差。 Fe-Fe3C相图 3 3、铁碳合金三相平衡转变、铁碳合金三相平衡转变 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 一、相图分析一、相图分析 这是一包晶反应，发生

9、在高温，这是一包晶反应，发生在高温， 并且在随后的冷却过程中组织还并且在随后的冷却过程中组织还 会发生变化，不作讨论。会发生变化，不作讨论。 共晶反应，产物共晶体组织称为共晶反应，产物共晶体组织称为 莱氏体莱氏体，记录，记录LdLd( (LedeburiteLedeburite) ) 共析反应，产物为两相层片交替共析反应，产物为两相层片交替 分布的共析体组织称为分布的共析体组织称为珠光体珠光体， 记录记录P P( (PearlitePearlite) ) 4 4、FeFeFeFe3 3C C 合金相图合金相图 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 图 1）相图形式）相图形式 一、相图分析一、相图分析

10、4 4、FeFeFeFe3 3C C合金相图合金相图 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 2）相图中各点的参数及含义）相图中各点的参数及含义 一、相图分析一、相图分析 3.3.相图中重要的点和线相图中重要的点和线 J J为包晶点为包晶点 合金在平衡结晶过程中冷却到合金在平衡结晶过程中冷却到14951495时，点成分时，点成分 的的L L与与H H点成分的点成分的发生包晶反应，生成发生包晶反应，生成J J点成分的点成分的A A。 17. 0 1495 09. 053. 0 1495 ALAL J HB 即 C C点为共晶点点为共晶点 合金在平衡结晶过程中冷却到合金在平衡结晶过程中冷却到11481148

11、时，时，C C点点 成分的成分的L L发生共晶反应，生成发生共晶反应，生成E E点成分的点成分的A A和和FeFe3 3C C。 CFeALCFeAL E C311. 2 1148 3 . 43 1148 即 共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称莱氏体，共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称莱氏体， 以符号以符号LdLd表示。在显微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状表示。在显微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状A A（室温室温 时转变成珠光体）分布在渗碳体基体上。时转变成珠光体）分布在渗碳体基体上。 S S点为共析点点为共析点 合金在平衡结晶过程中冷却到合金在平衡结晶过程中冷却到72

12、7727时，时，S S点成点成 分的分的A A发生共析反应，生成发生共析反应，生成P P点成分的点成分的F F和和FeFe3 3C C。 CFeFACFeFA P S30218. 0 727 77. 03 727 即 共析反应产物是铁素体与渗碳体的共析混合物，称珠光体，以共析反应产物是铁素体与渗碳体的共析混合物，称珠光体，以 符号符号P P表示。在显微镜下珠光体的形态呈片状。在放大倍数很高时，表示。在显微镜下珠光体的形态呈片状。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）。可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与铁素体（宽条）。 珠光体的强度很高，塑性、韧性和硬度介于

13、渗碳体和铁素体之珠光体的强度很高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之 间，其力学性能如下：间，其力学性能如下： 抗拉强度（抗拉强度（b b） 770 770 伸长率伸长率 ( () 20%) 20%30%30% 冲击韧度冲击韧度 ( (k k) ) 3 310105 54 410105 5 J/m J/m2 2 硬度（硬度（HBHB） 180 180 相图中的相图中的ABCDABCD为液相线；为液相线；AHJECFAHJECF为固相线。为固相线。 水平线水平线HJBHJB为包晶反应线为包晶反应线 碳的质量分数碳的质量分数 0.09%0.09%0.53%0.53%的铁碳合金在平衡结晶过程中均的

14、铁碳合金在平衡结晶过程中均 发生包晶反应。发生包晶反应。 水平线水平线ECFECF为共晶反应线为共晶反应线 碳的质量分数碳的质量分数 在在2.11%2.11%6.69%6.69%之间的铁碳合金，在平衡结晶之间的铁碳合金，在平衡结晶 过程中均发生共晶反应。过程中均发生共晶反应。 水平线水平线PSKPSK为共析反应线为共析反应线 碳的质量分数碳的质量分数 0.0218%0.0218%6.69%6.69%的铁碳合金，在平衡结晶过程的铁碳合金，在平衡结晶过程 中均发生共析反应。中均发生共析反应。PSKPSK线亦称线亦称A A1 1线。线。 GSGS线线 是合金冷却时自是合金冷却时自A A中开始析出中开

15、始析出F F的临界温度线，通的临界温度线，通 常称常称A A3 3线。线。 ESES线线 是碳在是碳在A A中的固溶线，通常叫做中的固溶线，通常叫做A Acm cm线。碳的 线。碳的 质量分数大于质量分数大于0.77%0.77%的铁碳合金自的铁碳合金自11481148冷至冷至727727的的 过 程 中 ， 将 从过 程 中 ， 将 从 A A 中 析 出中 析 出 F eF e 3 3 C C ， 称 为 二 次 渗 碳 体称 为 二 次 渗 碳 体 （FeFe3 3C C ）。 ）。 PQPQ线线 是碳在是碳在F F中固溶线。铁碳合金自中固溶线。铁碳合金自727727冷至室冷至室 温的过程

16、中，将从温的过程中，将从F F中析出中析出FeFe3 3C C，称为三次渗碳体称为三次渗碳体 （FeFe3 3C C ）。 ）。FeFe3 3C C 数量极少，往往予以忽略。 数量极少，往往予以忽略。 4 4、FeFeFeFe3 3C C合金相图合金相图 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 3）相图中相区）相图中相区 五个单相区：液相区五个单相区：液相区 L 高温固溶体高温固溶体 奥氏体奥氏体 (A) 铁素体铁素体 (F) 渗碳体渗碳体 Fe3C 七个双相区：七个双相区：L L L Fe3C Fe3C Fe3C 三个三相区：三个三相区：HJB线线 L ECK线线 L Fe3C PSK线线 Fe3C

17、一、相图分析一、相图分析 二、二、 铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金平衡冷却分析 铁碳合金按组织、性能、应用特点分为以下类型：铁碳合金按组织、性能、应用特点分为以下类型： 工业纯铁工业纯铁 ( (C%0.02%)C%0.02%) 钢钢 ( (C%2.11%) C%2.11%) C%2.11%) 灰口铸铁灰口铸铁 亚共晶、共晶、过共晶灰口铸铁亚共晶、共晶、过共晶灰口铸铁 1 1、工业纯铁、工业纯铁( (C%0.02%) C%0.02%) 含碳量大于含碳量大于Q Q点点(0.008%)(0.008%)时，理论上将从时，理论上将从FeFe中析出的中析出的 FeFe3 3C C称为三次渗碳体，但这个转变大

18、多被抑制，形成微量的过称为三次渗碳体，但这个转变大多被抑制，形成微量的过 饱和状态。饱和状态。 通常的组织为单一铁素体。通常的组织为单一铁素体。 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 工业纯铁组织金相图工业纯铁组织金相图 n工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（F F），），呈白色。由于其强度呈白色。由于其强度 低、硬度低、不宜用作结构材料低、硬度低、不宜用作结构材料 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F

19、 + A PF 600 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1 L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 2 2、共析钢、共析钢( (C%C%0.77%) 0.77%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 相转变过程相转变过程 组织转变过程组织转变过程 L L+A PL L+A P 2 2、共析钢、共析钢(

20、(C%C%0.77%) 0.77%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 共析转变全部生成共析组织，两相一般为层片状分布，组共析转变全部生成共析组织，两相一般为层片状分布，组 织为单一的珠光体。两相的重量比织为单一的珠光体。两相的重量比两相的厚度比两相的厚度比8:18:1 共析钢组织金相图共析钢组织金相图 共析钢的室温组织组成物全部是共析钢的室温组织组成物全部是P P，而组成相为而组成相为F F和和FeFe3 3C C，它们的质它们的质 量分数为：量分数为： 3 3、亚共析钢、亚共析钢( (C%=0.020.77%) C%=0.020.77%) 铁碳合金系相图铁碳合金系

21、相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织转变组织转变 L L A F+A F+PA F+A F+P 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F + A PF 600 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1

22、L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 3 3、亚共析钢、亚共析钢( (C%=0.020.77%) C%=0.020.77%) 第七节第七节 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织相对数量计算：组织相对数量计算： 以碳质量分数为以碳质量分数为0.4%0.4%的铁的铁 碳合金为例碳合金为例( (如右图）如右图） ;含含0.4%0.4% 的亚共析钢的组织组成物为的亚共析钢的组织组成物为F F和和 P P，它们的质量分数为：它们的质量分数为： 此种钢的组成物为此种钢的组成物为F F和和FeFe3 3C,C, 它们的质量分数为：它们的

23、质量分数为： 亚共析钢的碳含量可由其室温平衡组织来估算。若将亚共析钢的碳含量可由其室温平衡组织来估算。若将F F中的碳中的碳 含量忽略不计，则钢中的碳含量全部在含量忽略不计，则钢中的碳含量全部在P P中，因此由钢中中，因此由钢中P P的含量可的含量可 求出钢中碳的质量分数：求出钢中碳的质量分数： wc =P%=P%0.77% 0.77% 亚共析钢组织金相图亚共析钢组织金相图 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F + A P

24、F 600 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1 L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 4 4、过共析钢、过共析钢( (C%=0.772.11%) C%=0.772.11%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织转变：组织转变：L LL LA A AA A AFeFe3 3C CII II P PF

25、eFe3 3C CII II 3.3.过共析钢过共析钢 以碳质量分数为以碳质量分数为 1.2%1.2%的铁碳合金为例的铁碳合金为例 （如右图）。（如右图）。 含含wc 1.2% 1.2%的过共的过共 析钢的组成物为析钢的组成物为F F和和 FeFe3 3C C；组织组成物为组织组成物为 FeFe3 3C C 和 和P P，它们的质量它们的质量 分数为：分数为： 4 4、过共析钢、过共析钢( (C%=0.772.11%) C%=0.772.11%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，

26、所以材料的性能特点很 脆，工程中使用并不希望出现这种组织。脆，工程中使用并不希望出现这种组织。 过共析钢组织金相图过共析钢组织金相图 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 铁素体+二次渗碳体 500 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F + A PF 600 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2

27、 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1 L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 5 5、共晶白口铁、共晶白口铁( (C%C%44.3%) .3%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织转变组织转变 L (LL (LLd) Ld LdLd) Ld Ld 5 5、共晶白口铁、共晶白口铁( (C%C%44.3%) .3%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之

28、平衡冷却分析之平衡冷却分析 共晶白口铁组织金相图共晶白口铁组织金相图 6 6、亚共晶白口铁、亚共晶白口铁( (C%=2.114.3%) C%=2.114.3%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织转变组织转变 L LL LA AA ALd ALd AFeFe3 3C CII II Ld PLd PFeFe3 3C CII II LdLd 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F + A PF 60

29、0 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1 L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 6 6、亚共晶白口铁、亚共晶白口铁( (C%=2.114.3%) C%=2.114.3%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 亚共晶白口铁组织金相图亚共晶白口铁组织金相图 典型铁碳合金结晶过程图 WC % 2 1148 3

30、 A+Fe3C+Ld 1 3.0 P+Fe3C+Ld 3 5GA+Fe3C 2.11 0.77 Fe2.01.0 P Q 200 400 P+Fe3CF+P F + A PF 600 800 4 53 4 43 S 温 度L+A 2 1400 1394 + A 1200 1000 E 912 A 1538 2 1600 1 A 1 1495 H 1 B 2 J3 4 L+ 4.3 6.04.0 5.06.69 Ld 3 2 2 Ld C 1 1 L D 1227 F K Fe3C Fe3C+Ld Ld+Fe3C L+Fe3C 7 7、过共晶白口铁、过共晶白口铁( (C%=4.36.69%) C

31、%=4.36.69%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 组织转变组织转变 L L+FeL L+Fe3 3C CI I Fe Fe3 3C CI I+Ld +Ld FeFe3 3C CI I+Ld+Ld 过共晶白口铁组织金相图过共晶白口铁组织金相图 7 7、过共晶白口铁、过共晶白口铁( (C%=4.36.69%) C%=4.36.69%) 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之平衡冷却分析之平衡冷却分析 FeFe3 3C C的形式的形式 一次渗碳体一次渗碳体FeFe3 3C CI I 二次渗碳体 二次渗碳体FeFe3 3C CII II 三次渗碳体三次渗碳体FeFe3 3C

32、 CIII III ( (共析共析) )珠光体中珠光体中 ( (共晶共晶) )莱氏体中莱氏体中 三、碳对铁碳合金的影响三、碳对铁碳合金的影响 1 1、碳对室温平衡组织的影响、碳对室温平衡组织的影响 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 1 1、碳对室温平衡组织的影响、碳对室温平衡组织的影响 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 之之 1 1、碳对室温平衡组织的影响、碳对室温平衡组织的影响 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 三、碳对铁碳合金的影响三、碳对铁碳合金的影响 铁碳合金系相图铁碳合金系相图 2 2、碳对力学性能的影响、碳对力学性能的影响 硬度主要决定于组织中组成相或组织组成物的硬度和质量分数，硬度主要决定于

33、组织中组成相或组织组成物的硬度和质量分数， 随碳含量的增加，合金的硬度呈直线关系增大。随碳含量的增加，合金的硬度呈直线关系增大。 强度对组织形态很敏感。随碳含量的增加，亚共析钢中强度对组织形态很敏感。随碳含量的增加，亚共析钢中P P增多增多 而而F F减少。减少。P P的强度比较高，所以亚共析钢的强度随碳含量的增大而的强度比较高，所以亚共析钢的强度随碳含量的增大而 增大。到约增大。到约wc 0.9% 0.9%时，时，FeFe3 3C C 沿晶界形成完整的网，强度迅速降 沿晶界形成完整的网，强度迅速降 低。低。 合金的塑性变形全部由合金的塑性变形全部由F F提供。所以随碳含量的增大，提供。所以随

34、碳含量的增大，F F量不断量不断 减少时，合金的塑性连续下降。减少时，合金的塑性连续下降。 对于应用最广的结构材料亚共析钢，合金的硬度、强度和塑性对于应用最广的结构材料亚共析钢，合金的硬度、强度和塑性 可根据成分或组织作如下估算：可根据成分或组织作如下估算： 硬度硬度8080F%+180F%+180P%(HB)P%(HB) 或硬度或硬度8080F%+800F%+800FeFe3 3C%(HB)C%(HB) 强度强度230230F%+770F%+770P%(P%(MPaMPa) ) 延伸率延伸率( ()50)50F%+20F%+20P%(%) P%(%) （四）（四）Fe-FeFe-Fe3 3C

35、 C相图的应用相图的应用 1.1.在钢铁材料选用方面的应用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。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。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。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。的