第二章合金结构和相图

1、 2.1 2.1 合金的相结构合金的相结构一、合金的基本概念一、合金的基本概念 1 1、合金、合金 指由指由两种或两种以上两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属元素或金属与非金属元素组成的的具有金属特性具有金属特性的物质。的物质。Fe3C,黄铜（黄铜（CuZn）2 2、组元、组元 组成合金最基本的、独立的单元，简称元。组成合金最基本的、独立的单元，简称元。3 3、合金系、合金系 若干给定组元按不同的比例配制成一系列成分不同若干给定组元按不同的比例配制成一系列成分不同的合金，构成合金系统，简称合金系。碳钢和灰铸铁的合金，构成合金系统，简称合金系。碳钢和灰铸铁属于铁碳合金系属于铁碳合

2、金系4、相、相 合金中具有同一化学成分、结构相同并与其他部分由合金中具有同一化学成分、结构相同并与其他部分由界面分开的独立均匀的部分。界面分开的独立均匀的部分。 5、组织、组织在金相显微镜下观察到的，材料内部的微观形貌图像在金相显微镜下观察到的，材料内部的微观形貌图像（显微组织）（显微组织）铁素体铁素体二、合金的相结构二、合金的相结构 根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的相可分为金的相可分为固溶体和金属化合物两大类。固溶体和金属化合物两大类。1、固溶体、固溶体 根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置不同，根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置

3、不同，可将固溶体分为可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体置换固溶体和间隙固溶体。1）置换固溶体）置换固溶体 溶质原子部分地占据溶剂晶格节点溶质原子部分地占据溶剂晶格节点的位置而形成的固溶体。的位置而形成的固溶体。 置换固溶体的形成和溶解度与二组元的负电性，置换固溶体的形成和溶解度与二组元的负电性，原子半径差和晶格类型有关。原子半径差和晶格类型有关。（1）若二组元在周期表中位置相近，负电性相差很小，化学亲）若二组元在周期表中位置相近，负电性相差很小，化学亲和力较弱，容易形成置换固溶体。否则易形成化合物。和力较弱，容易形成置换固溶体。否则易形成化合物。（2）二组元的原子半径相差小且小于）二组元的原

4、子半径相差小且小于1415时，有利于形成置换固时，有利于形成置换固溶体。否则易形成间隙固溶体。溶体。否则易形成间隙固溶体。（3）若二组元的晶格类型相同时，能）若二组元的晶格类型相同时，能形成无限的固溶体，否则形成有限固形成无限的固溶体，否则形成有限固溶体。溶体。 例例. （CuNi）合金）合金 Cu的原子序数为的原子序数为29，原，原子半径为子半径为2.55 A,Ni为为28，原子半径为，原子半径为2.44A，在周期表中的位置相近，原子半径相差很小，在周期表中的位置相近，原子半径相差很小，晶体结构都为面心立方晶格，故形成置换固晶体结构都为面心立方晶格，故形成置换固溶体，其溶解度是无限的。溶体，

5、其溶解度是无限的。 （CuZn） Zn的原子半径的原子半径2.75A,晶体结构为密晶体结构为密排六方，形成置换固溶体，其溶解度是有限排六方，形成置换固溶体，其溶解度是有限的。的。 2）间隙固溶体）间隙固溶体 溶质原子分布在溶剂晶格各节点的间隙中而形成的溶质原子分布在溶剂晶格各节点的间隙中而形成的固溶体。固溶体。 由于溶剂晶格的间隙是有限的，因此间隙固溶体通由于溶剂晶格的间隙是有限的，因此间隙固溶体通常是有限固溶体，并且其形成与原子半径差有关、其溶常是有限固溶体，并且其形成与原子半径差有关、其溶解度的大小与溶剂晶格中的间隙半径和温度有关。解度的大小与溶剂晶格中的间隙半径和温度有关。（1）原子半径

6、差越大（即溶质原子的半径）原子半径差越大（即溶质原子的半径越小，溶剂原子的半径越大）越容易形成越小，溶剂原子的半径越大）越容易形成间隙固溶体。间隙固溶体。（2）溶剂晶格中的间隙半径越大，固溶体）溶剂晶格中的间隙半径越大，固溶体的溶解度越大。温度越高固溶体的溶解度也的溶解度越大。温度越高固溶体的溶解度也越大。越大。 例例. 碳钢中的铁素体和奥氏体就是碳钢中的铁素体和奥氏体就是碳原子碳原子溶入了溶入了 Fe（溶解度为（溶解度为0.0218)和和 Fe（溶解度为（溶解度为2.11%)中形成两种间隙固溶中形成两种间隙固溶体。体。 由于溶质原子的溶入，导致溶剂晶格由于溶质原子的溶入，导致溶剂晶格发生畸变

7、，增加位错运动阻力，使合金的发生畸变，增加位错运动阻力，使合金的塑性变形抗力增加，强度、硬度提高的现塑性变形抗力增加，强度、硬度提高的现象称为象称为固溶强化固溶强化。 它是金属材料强化的重要途径。它是金属材料强化的重要途径。2、金属化合物（看书）、金属化合物（看书） 金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属特性的一种新相。金属化合物的晶格类成具有金属特性的一种新相。金属化合物的晶格类型不同于组成它的任一组元，具有复杂的晶格类型。型不同于组成它的任一组元，具有复杂的晶格类型。根据形成条件及晶体结构可以分成三种：根据形成条件及晶体结构可以分成三种：

8、1）正常价化合物：正常价化合物：化学式符合化合价，象化学式符合化合价，象Mg2Si2）电子化合物：电子化合物： 不符合化合价规律而是按照一定不符合化合价规律而是按照一定 的电子浓度组成。象的电子浓度组成。象电子化合电子化合 物物CuZn的含锌量为的含锌量为36.856.5。3）间隙化合物：间隙化合物： 同样不符合化合价规则。主要决同样不符合化合价规则。主要决 定于二组元的原子半径。象过渡元定于二组元的原子半径。象过渡元 素（素（Fe，Cr 等）和非金属元素等）和非金属元素 （C,N,B等等) 由于金属化合物一般具有复杂的化合键和晶由于金属化合物一般具有复杂的化合键和晶格结构，其熔点高，硬而脆。

9、格结构，其熔点高，硬而脆。 合金中的金属化合物使合金的强度、硬度和合金中的金属化合物使合金的强度、硬度和耐磨性提高，但会降低塑性和韧性。耐磨性提高，但会降低塑性和韧性。 因此，它是碳钢、合金钢、硬质合金和许多因此，它是碳钢、合金钢、硬质合金和许多有色合金的重要强化相。与固溶体适当配合，可有色合金的重要强化相。与固溶体适当配合，可以满足材料所需要的性能要求。以满足材料所需要的性能要求。 如碳钢中的如碳钢中的Fe3C、工具钢中的、工具钢中的VC、高速钢中、高速钢中的的W2C、硬质合金中的、硬质合金中的WC和和TiC等，提高了材料等，提高了材料的强度、硬度、耐磨性和热硬性等。的强度、硬度、耐磨性和热

10、硬性等。 3、机械混合物、机械混合物 由两种或两种以上的组元、固溶体或金由两种或两种以上的组元、固溶体或金属化合物按一定重量比例组成的均匀物质称为属化合物按一定重量比例组成的均匀物质称为机械混合物。机械混合物。 （珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，莱（珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物）氏体是奥氏体和渗碳体的混合物） 混合物中各组成部分仍按自己原来的晶格混合物中各组成部分仍按自己原来的晶格形式结合成晶体，如铁素体和渗碳体形成珠光形式结合成晶体，如铁素体和渗碳体形成珠光体。混合物的性能取决于组成混合物的各部分体。混合物的性能取决于组成混合物的各部分的性能，及其数量、大小

11、、分布和形态。的性能，及其数量、大小、分布和形态。 相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工随温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。及热处理工艺的重要依据。 利用相图可以表示不同成分的合金、在不同利用相图可以表示不同成分的合金、在不同温度下，由哪些相组成、以及合金在加热或冷却温度下，由哪些相组成、以及合金在加热或冷却过程中可能发生的转变等。过程中可能发生的转变等。 目前使用的相图几乎都是通过实验测定的。目前使用的相图几乎都是通过实验测定的。实验的方法很多，有实验的方法很多，有热分析法、膨

12、胀法、热分析法、膨胀法、X X射线射线结构分析法结构分析法等。等。三、二元合金相图三、二元合金相图以铜镍合金为例以铜镍合金为例:（1）配制几组成分不同的）配制几组成分不同的Cu-Ni（白铜）合金；（白铜）合金；（2）分别将它们熔化，然后极缓慢冷却，同时测）分别将它们熔化，然后极缓慢冷却，同时测定其从液态到室温的冷却曲线；定其从液态到室温的冷却曲线；（3）找出各冷却曲线上开始结晶的温度点）找出各冷却曲线上开始结晶的温度点TNi、1、2、3、4、TCu及结晶终了的温度点（称为临界点）及结晶终了的温度点（称为临界点） TNi、1、2、3、 4、 TCu；（4）将各临界点标在）将各临界点标在 以温度为

13、纵坐标，以成分为以温度为纵坐标，以成分为横坐标轴横坐标轴的图形中相应合金的成分垂线上，并将的图形中相应合金的成分垂线上，并将意义相同的临界点连接起来，即得到意义相同的临界点连接起来，即得到Cu-Ni合金合金相图。相图。 组成二元合金的两组元在液态和固态组成二元合金的两组元在液态和固态均能均能无限互溶无限互溶的合金系所形成的相图称二元匀的合金系所形成的相图称二元匀晶相图晶相图 例如，例如，Cu-Ni、Fe-Cr、Fe-Ni、Cr-Mo、Mo-W合金的相图都属于这类相图。合金的相图都属于这类相图。 下面以下面以u-Ni合金相图为例分析这类相图合金相图为例分析这类相图的图形及结晶过程特点的图形及结晶

14、过程特点 。 LL+ 成分成分（wt%Ni）温度温度（）CuNi液相线固相线 相图由两条线构相图由两条线构成成，上面是液相线，下，上面是液相线，下面是固相线。面是固相线。 相图被两条线分为相图被两条线分为三个相区三个相区，液相线以上，液相线以上为为液相区液相区L ，固相线以，固相线以下为下为 固溶体区，固溶体区，两条两条线之间为两相共存的线之间为两相共存的两两相区（相区（L+ ）。）。 当液态金属自高温冷却当液态金属自高温冷却到到 t1温度时，开始结晶出成温度时，开始结晶出成分为分为 1的固溶体，其的固溶体，其Ni含量含量高于合金平均成分。高于合金平均成分。 这种从液相中结晶出单这种从液相中结

15、晶出单一固相的转变称为匀晶转变一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。或匀晶反应。L L+ 随温度下降，固溶体重随温度下降，固溶体重量增加，液相重量减少。同量增加，液相重量减少。同时，液相成分沿液相线变化，时，液相成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。固相成分沿固相线变化。成成分变化是通过原子扩散完成分变化是通过原子扩散完成的。的。 当合金冷却到当合金冷却到t3时，最后时，最后一滴一滴L3成分的液体也转变为成分的液体也转变为固溶体，此时固溶体，此时固溶体的成分固溶体的成分又变回到合金成分又变回到合金成分 3上来上来。 合金的结晶只有在合金的结晶只有在缓慢冷缓慢冷却条件下却条件下才能得到成分均匀的

16、才能得到成分均匀的固溶体。固溶体。 但实际冷速较快，结晶时固但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如熔点元素（如Cu-Ni合金中的合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素多的低熔点元素(如如Cu-Ni合金合金中的中的Cu)。晶内偏析：晶内偏析：不平衡结晶时的固溶体内部富含高熔不平衡结晶时的固溶体内部富含高熔点组元，而后结晶的固溶体外部富含低熔点组元，点组元，而后结晶的固溶体外部富含低熔点组元，晶粒内部出现成分不均匀的现象。晶粒内部出现成分不均匀的现象。枝晶偏析：枝

17、晶偏析：若固溶体是以树枝状结晶并长大的，若固溶体是以树枝状结晶并长大的，则枝干与枝间会出现成分差别。则枝干与枝间会出现成分差别。对合金的性能的影响：对合金的性能的影响：严重的晶内偏析使合金强严重的晶内偏析使合金强度降低，特别是塑韧性下降，也使合金的抗蚀性度降低，特别是塑韧性下降，也使合金的抗蚀性降低。降低。消除枝晶偏析的方法消除枝晶偏析的方法：采用扩散退火。高温下长时间保温，使原子充分采用扩散退火。高温下长时间保温，使原子充分扩散，以达到成分均匀。扩散，以达到成分均匀。也可先锻造后退火。也可先锻造后退火。平衡组织平衡组织枝晶偏析组织枝晶偏析组织 组成合金的两组元在组成合金的两组元在液态时无限互

18、溶液态时无限互溶，固态时有限互溶固态时有限互溶，结晶时发生共晶转变的合，结晶时发生共晶转变的合金系所形成的二元合金相图称为共晶相图金系所形成的二元合金相图称为共晶相图 例如，例如，Pb-Sn、Pb-Sb、Ag-Cu、Al-Si合金相图均属于这类相图。合金相图均属于这类相图。 下面以下面以Pb-Sn合金相图为例分析其图形及合金相图为例分析其图形及结晶过程特点。结晶过程特点。AB 相：相图中有相：相图中有L、 、 三种相三种相, 是溶质是溶质Sn在在 Pb中的固溶体，中的固溶体， 是溶质是溶质Pb在在Sn中的固溶体。中的固溶体。 相区：相图中有三个单相区：相区：相图中有三个单相区： L、 、 ；三

19、个两相区：；三个两相区： L+ 、L+ 、 + ；一个三相区：即水；一个三相区：即水平线平线CED。 液固相线：液相线液固相线：液相线AEB，固，固相线相线ACEDB。A、B分别为分别为Pb、Sn的熔点。的熔点。 固溶线固溶线: 溶解度点的连线称固溶解度点的连线称固溶线。相图中的溶线。相图中的CF、DG线分别线分别为为 Sn在在 Pb中和中和 Pb在在 Sn中的固中的固溶线。固溶体的溶解度随温度降溶线。固溶体的溶解度随温度降低而下降。低而下降。 共晶线：水平线共晶线：水平线CED叫做共晶线。叫做共晶线。在一定温度下，由一定成在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个分的液相同时结晶出两个成分

20、和结构都不相同的新成分和结构都不相同的新固相的转变称作固相的转变称作共晶转变共晶转变或或共晶反应共晶反应。 (2)共晶反应共晶反应 在共晶线对应的温度下（在共晶线对应的温度下（183 ），），E点成分的合金点成分的合金同时结晶出同时结晶出C点成分的点成分的 固溶体和固溶体和D点成分的点成分的 固溶固溶体，形成这两个相的机械混合物：体，形成这两个相的机械混合物：LE ( M + N)AB 共晶反应的产物，即两共晶反应的产物，即两相的机械混合物称相的机械混合物称共晶共晶体或共晶组织体或共晶组织。发生共。发生共晶反应的温度称晶反应的温度称共晶温共晶温度。度。代表共晶温度和共代表共晶温度和共晶成分的点

21、称晶成分的点称共晶点。共晶点。Pb-Sn共晶组织共晶组织共晶体长大示意图共晶体长大示意图 Sn原子原子扩散扩散Pb原子原子扩散扩散 具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共 晶点以右的合晶点以右的合金称过共晶合金称过共晶合金。金。l凡具有共晶线凡具有共晶线成分的合金液成分的合金液体冷却到共晶体冷却到共晶温度时都将发温度时都将发生共晶反应。生共晶反应。L+ CDAB (3)合金的平衡结晶过程及其组织合金的平衡结晶过程及其组织 含含Sn量小于量小于C点合金点合金(

22、合金合金)的结晶过程的结晶过程 成分位于成分位于C点以左（即点以左（即wSn19%）或）或D点以右（即点以右（即wSn97.5%）的合金称为固溶体合金）的合金称为固溶体合金 在在3点以前为匀晶转变，结晶出单相点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种固溶体，这种直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。直接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。.2 温度降到温度降到3点以下，点以下， 固溶体被固溶体被Sn过饱和，由于晶过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相 相。相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。由已有固相析出的新固相称二次相或次

23、生相。 形成二次相的过程称二次析出形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。是固态相变的一种。H 由于二次由于二次相析出温相析出温度较低，度较低，一般十分一般十分细小。细小。l由由 析出的二次析出的二次 用用 表示。表示。l随温度下降，随温度下降， 和和 相的成分分别沿相的成分分别沿CF线和线和DG线变线变化，化， 的重量增加。的重量增加。Q Q 合金室温组织合金室温组织为为 + 。l成分大于成分大于 D点合金结晶点合金结晶过程与过程与合金相似，室合金相似，室温组织为温组织为 + 。ABCDEFG 共晶合金共晶合金(合金合金)的结晶过程的结晶过程 成分为成分为wSn=61.9%的合金的合

24、金即为共晶合金，即为共晶合金， 液态合金冷却到液态合金冷却到E 点时同时被点时同时被Pb和和Sn饱和饱和, 发生共晶反应：发生共晶反应：LE ( C+ D) 。19.2wt%Sn温度, 1层片状层片状(Al-CuAl2定向凝固定向凝固)条棒状条棒状(Sb-MnSb横截面横截面)螺旋状（螺旋状（Zn-Mg）Pb-Sn共晶组织共晶组织针状共晶针状共晶树枝状共晶树枝状共晶放射状共晶放射状共晶螺旋状共晶螺旋状共晶 亚共晶合金亚共晶合金(合金合金)的结晶过程的结晶过程 成分位于成分位于 C、E点之间（即点之间（即wSn=1961.9%之间）的之间）的合金即为亚共晶合金合金即为亚共晶合金 合金液体在合金液

25、体在2点以前为匀晶转变。冷却到点以前为匀晶转变。冷却到2点，固相成点，固相成分变化到分变化到C点，液相成分变化到点，液相成分变化到E点点. 过共晶合金结晶过程过共晶合金结晶过程 与亚共晶合金相似，不同的与亚共晶合金相似，不同的是一次相为是一次相为 , 二次相为二次相为 室温组织为室温组织为 +( + )+ 。 从一个固相中同时析出成分和晶体结构完全不同从一个固相中同时析出成分和晶体结构完全不同的两种新的固相的转变过程，的两种新的固相的转变过程，称为共析转变。称为共析转变。 图中图中A、B为两组元，合金结晶后得到为两组元，合金结晶后得到固溶体，固溶体，c固溶体在恒温下进行共析转变：固溶体在恒温下

26、进行共析转变： cd+e （d+e）称为共析体，）称为共析体，c点为共析点，点为共析点， dce为共为共析线，对应的温度称为共析温度。析线，对应的温度称为共析温度。 因为共析转变是在固态下进行，转变温度较低，因为共析转变是在固态下进行，转变温度较低，原子扩散困难，因而过冷度较大。与共晶体相比，原子扩散困难，因而过冷度较大。与共晶体相比，共析体的组织较细小且均匀。共析体的组织较细小且均匀。 1394153810006008001200温度时间16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - FeA4A3770A2具具有有磁磁性性A4A3A2为纯铁的临界点为

27、纯铁的临界点1394 C912 C体心立方体心立方面心立方面心立方体心立方体心立方 - Fe - Fe - Fe1.铁碳合金中的相：铁碳合金中的相： 铁素体（铁素体（ferrite） 奥氏体（奥氏体（austenite） 渗碳体（渗碳体（cementite） 基基本本组组织织 莱氏体（莱氏体（Ledeburite） 珠光体（珠光体（pearlite）机械混合物机械混合物（1）铁素体铁素体（F 或或 ）碳溶于碳溶于-Fe中的间隙固溶体。中的间隙固溶体。特点：体心立方结构，碳溶量少。（特点：体心立方结构，碳溶量少。（727727铁素体的碳溶铁素体的碳溶量最大量最大0.02180.0218；在室温下

28、几乎等；在室温下几乎等0 0。）。）力学性能：力学性能：bb180180一一280 MPa280 MPa， HBSHBS5050一一8080， 3030一一5050。其性能和纯铁相近即强度、硬度低。其性能和纯铁相近即强度、硬度低。很少用来制造机械零件，塑性、很少用来制造机械零件，塑性、韧性高。韧性高。均匀的灰白色的多边形晶粒。均匀的灰白色的多边形晶粒。铁素体铁素体（2）奥氏体奥氏体 ( A 或或) 碳溶于碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。中形成的间隙固溶体。特点：面心立方晶格；碳溶量很大。（特点：面心立方晶格；碳溶量很大。（1148碳溶量最大碳溶量最大2.112.11；727727碳溶量为碳溶量

29、为0.770.77）。）。力学性能：力学性能：170200 HBS。 =4050。其强度，硬度较低而塑性，其强度，硬度较低而塑性，韧性较高，易于锻压成形。韧性较高，易于锻压成形。奥氏体晶粒呈多边形，奥氏体晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直。晶界较铁素体平直。（3）渗碳体渗碳体 ( ( Fe3C ） 铁与碳形成具有复杂晶格的金属铁与碳形成具有复杂晶格的金属化合物。化合物。特点：结构比较复杂。特点：结构比较复杂。含碳量高含碳量高6.69。力学性能：力学性能：b30 MPa， HBS800，可以刻划玻璃，可以刻划玻璃0。脆性较大。脆性较大一般不单独使用渗碳体，常和铁素体混在一起，是钢一般不单独使用渗碳体

30、，常和铁素体混在一起，是钢中的强化相。中的强化相。lFe3C是一个亚稳相，在一是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 该反该反应对铸铁有重要意义。应对铸铁有重要意义。（？）（？）l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度中的溶解度很小，因而常温下碳在铁很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以碳合金中主要以Fe3C或石或石墨的形式存在。墨的形式存在。 铸铁中的石墨铸铁中的石墨钢中的渗碳体钢中的渗碳体含碳量为含碳量为 0.77。b750MPa，HBS180250， 2025。珠光体的强度、塑性和韧性介于渗碳体和铁素体之间。珠光体的强度、塑性和韧性介于渗碳体

31、和铁素体之间。由铁素体片和渗碳体片相间组成。由铁素体片和渗碳体片相间组成。 奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。含碳量为含碳量为4.3，。Fe3C Fe2CFeC温度FeC(6.69%C)（1 1）Fe - Fe3C 相图的建立相图的建立v共晶反应相图共晶反应相图v共析反应相图共析反应相图v匀晶反应相图匀晶反应相图FeTFe3CACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%

32、CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共晶相图共析相图共析相图匀晶相图匀晶相图( P+Fe3C )ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C ) 碳在奥氏体中的固溶线，碳在奥氏体中的固溶线，Acm线线GS线线冷却时由奥氏体析出铁素体的开始线，冷却时由奥氏体析出铁素体的开始线，A3线。线。PQ线线碳在铁素体中的

33、固溶线。碳在铁素体中的固溶线。3）铁碳合金相图中的相区）铁碳合金相图中的相区四个单相区四个单相区:L区区，A区区，F区区，Fe3C区区。 3.凡含碳量大于凡含碳量大于0.77的铁碳合金从的铁碳合金从1148冷却到冷却到727时，就有二次渗碳体时，就有二次渗碳体(Fe3C ) 从奥氏体中析从奥氏体中析出。出。 4.凡铁碳合金从凡铁碳合金从727冷却到室温冷却到室温 时，均会从铁素体时，均会从铁素体中析出三次渗碳体。中析出三次渗碳体。 2.共析转变反应式共析转变反应式:AS ( FP + Fe3C ) P 7271.共晶转变反应式共晶转变反应式:LC ( AE + Fe3C ) Le 1148名名

34、 称称含含 碳碳 量量碳碳钢钢亚共析钢亚共析钢0.0218到到0.77共析钢共析钢0.77过共析钢过共析钢0.77到到2.11白口白口铸铁铸铁亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁2.11到到4.3共晶白口铸铁共晶白口铸铁4.3过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁4.3到到6.69工业纯铁工业纯铁0.0218% 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

35、) 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 )ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C ) 碳的质量分数对碳的质量分数对平衡组织平衡组织的影响。的影响。 碳的质量分数对碳的质量分数对力学性能力学性能的影响。的

36、影响。 碳的质量分数对碳的质量分数对工艺性能工艺性能的影响。（后的影响。（后续）续）1） 含碳量对室温平衡组织的影响含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为： 钢钢铁素体铁素体 亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共晶白口铸铁共晶白口铸铁共析钢共析钢白白 口口 铸铸 铁铁二次渗碳体二次渗碳体工工业业纯纯铁铁珠光体珠光体莱氏体莱氏体一次渗碳体一次渗碳体Fe3C钢钢 铁铁分分 类类组织组组织组成物相成物相对量对量%相组成相组成物相对物相对量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.