铁碳合金的相图的详细讲解

1、一、铁碳合金的基本组织一、铁碳合金的基本组织 是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在在 727时最大为时最大为0.0218%，室温下仅为，室温下仅为0.0008%。 铁素体的组织为多边形晶粒，铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。性能与纯铁相似。 铁素体铁素体 l 组元：组元：Fe、 Fe3C l 相相 l 铁素体：铁素体： l碳在碳在 -Fe中的固溶体称中的固溶体称铁素铁素 体体, 用用F 或或 表示。表示。 奥氏体奥氏体: 碳在碳在 -Fe中的固溶体称中的固溶体称奥氏体奥氏体。用。用A或或 表示。表示。 是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳

2、能力比铁素体大，是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大， 1148时最大为时最大为2.11%。727 时为时为0.77% l组织为不规则多面体晶粒，组织为不规则多面体晶粒， 晶界较直。晶界较直。强度低、塑性强度低、塑性 好好，钢材热加工都在钢材热加工都在 区区 进行进行. l碳钢室温组织中无奥氏体。碳钢室温组织中无奥氏体。 奥氏体奥氏体 渗碳体：渗碳体：即即Fe3C, 含碳含碳6.69%, 用用Fe3C或或Cm表示。表示。 Fe3C硬度高、强度低硬度高、强度低( b 35MPa), 脆性大脆性大, 塑性几乎为塑性几乎为 零零 lFe3C是一个亚稳相，在一定是一个亚稳相，在一定 条件下可

3、发生分解：条件下可发生分解： Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 该反应该反应 对铸铁有重要意义。对铸铁有重要意义。 l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很小，中的溶解度很小， 因而因而常温下碳在铁碳合金中主常温下碳在铁碳合金中主 要以要以Fe3C或或石墨石墨的形式存在。的形式存在。 铸铁中的石墨铸铁中的石墨 钢中的渗碳体钢中的渗碳体 珠光体：珠光体：铁素体铁素体与与Fe3C的机械混合物的机械混合物，用，用P表示。表示。 l珠光体的组织特点是两相珠光体的组织特点是两相 呈片层相间分布呈片层相间分布,性能介性能介 于两相之间。于两相之间。 珠光体珠光体 珠光体珠光体 ( P ) 莱氏体：莱氏体：

4、与与Fe3C的机械混合物的机械混合物 高温莱氏体高温莱氏体：727 以上，奥氏体与渗碳体，以以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示表示 低温莱氏体：低温莱氏体：727 以下，珠光体与渗碳体，以以下，珠光体与渗碳体，以Le表示表示 为蜂窝状为蜂窝状, 以以Fe3C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。 莱氏体莱氏体 莱氏体莱氏体 ( Ld ) 相图的建立相图的建立 名称名称A金属金属B金属金属 熔点熔点高高低低 合金合金1100%0% 合金合金290%10% 合金合金380%20% . 合金合金920%80% 合金合金1010%90% 合金合金110%100% 时间时间 温度 90 705030AB 温

5、度 A 温度 温度 a b ab : 液相线液相线 ab : 固相线固相线 L L + S S L : 液相区液相区 S : 固相区固相区 L+S:液固共存区液固共存区 AB 温度 铁碳合金相图铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的是研究铁碳合金最基本的工具工具，是研究碳钢是研究碳钢 和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础理论基础,是是 制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据依据. 二、铁碳合金状态图二、铁碳合金状态图 含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，合金太脆，）时，合金太脆， 已无实用

6、价值。已无实用价值。 实际所讨论的铁碳合金相图是实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图相图。 FeFe3CFe2C FeC C C%(at%) Fe T Fe3C 五个重要的成份点五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 三个重要转变三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析转变。包晶转变、共晶转变、共析转变。 二个重要温度二个重要温度: 1148 、727 。 A C D E F G S P Q 1148 727 L A L+A L+ Fe3C 4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C T ( A+Fe3C

7、 ) Ld Ld+Fe3C A+Ld+Fe3C F A+F A+ Fe3C ( F+ Fe3C ) P P+F 0.77%C P+Fe3C Ld Ld+Fe3CP+Ld+Fe3C K ( P+Fe3C ) 特征点特征点 L J N G A A +Fe3C P +Fe3C L+Fe3C L+A F +A 特征线特征线 液相线液相线ACD， 固相线固相线AECF 水平线：水平线： ECF：共晶线：共晶线LC E+Fe3C 共晶产物是共晶产物是A与与Fe3C的机械混合物，称作的机械混合物，称作莱氏体莱氏体, 用用Le 表示。为蜂窝状表示。为蜂窝状, 以以Fe3C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。

8、莱氏体莱氏体 （二）铁碳合金的组织转变（二）铁碳合金的组织转变 工业纯铁工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁过共晶白口铁( hypereutectoid white iron ) Fe - Fe3C 相图的应用相图的应用 选择材料方面的应用选择材料方面的应用 制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用 一一. .选择材料方面的应用选择材料方面的应用 1. 分析零件的工作条件分析零件的工作条件, , 根据铁碳合金根据铁碳合金 成分、组织、性能之间的变化规律进成分、组织、性能之间的变化规律进 行选择材料。行选择材料。 2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律的变化规律 , 确定选定材料的