铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)

第3章铁碳相图铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)温度℃时间1538℃1394℃912℃

-Feγ-Feα-Fe纯铁的同素异构转变铁的同素异构转变

-Feγ-Feα-Fe1394℃912℃770℃无磁性有磁性回顾复习：铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的新固相。

⇄

+

共析反应恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相。L

+

⇄

包晶反应恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的新固相。L⇄

+

共晶反应说明反应式图形特征反应名称常见三相等温水平线上的反应L

L

铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)第1节铁碳合金相图铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、

Fe2C、FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)1234561600150014001300120011001000900800700600温度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDB(0.53)J(0.17)H1148727LδAFL+δδ+AL+AL+Fe3CA+Fe3CF+AF+Fe3CQ0.0218Fe-Fe3C相图（要求默画）铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)一.组元及基本相

*铁(ferrite)

*

渗碳体(Cementite)Lδ-Feγ-Fe

α-Fe1394℃912℃1538℃1、纯铁铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)2、渗碳体铁与碳形成的间隙化合物，

含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示，熔点1227℃Fe3C硬度高、强度低(

b35MPa),脆性大,塑性很低，伸长率接近于0.铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)3、铁素体（F或α表示）碳溶于α–Fe中的间隙固溶体。

金相显微镜下为多边形晶粒铁素体中碳的溶解度很小，室温时小于0.0008%，727℃时0.0218%性能接近于纯铁，强度、硬度低，塑性好铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)4、奥氏体（A或γ表示）碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。金相显微镜下位规则多边形晶粒。奥氏体体中碳的溶解度较大，727

℃时0.77%，1148

℃时2.11%强度不高、塑性好，无磁性。钢材热加工都在

区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)5、高温铁素体（用δ表示）碳溶于δ-Fe中形成的间隙固溶体，只存在于1394-1538℃，1495

℃时碳的溶解度最大，0.09%。6、液相铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)二、相图分析1、特征点1234561600150014001300120011001000900800700600温度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDB(0.53)J(0.17)H1148727LδAFL+δδ+AL+AL+Fe3CA+Fe3CF+AF+Fe3CQ铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)液相线ABCD固相线AHJECFD五个单相区，七个两相区两条重要水平线：ECF、PSK线铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)共晶转变线ECF：LdLCAE+Fe3C1148℃奥氏体和渗碳体组成的机械混合物莱氏体,为蜂窝状,

以Fe3C为基，性能硬而脆。塑性很差LA铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)PASFP+Fe3C727℃共析转变线PSK：（A1线）珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的组织，呈指纹状。较高强度和硬度，塑性较差AF铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)HJB：包晶反应

LB+δH⇄

AJ

LAδ铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)AcmA3三条重要的相界线铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)三、典型合金的平衡结晶过程工业纯铁亚共析钢

过共析钢亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共析钢共晶白口铸铁铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)①③②④⑥⑤⑦铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)㈠工业纯铁的结晶过程NSJBH

L+

+

+

L→L+δ→δ→δ+A

→

A

→

A+

F→

F

→F+

Fe3CⅢ合金的室温下组织为F+Fe3CⅢ。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3CⅢ表示。Fe3CⅢ以不连续网状或片状分布于晶界。其含量相对较少，若不是对其作特别分析，可忽略不计室温下Fe3CⅢ最大量为:

铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)㈡共析钢的结晶过程L→

L+A→

A→P(F

+Fe3C)

共析渗碳体1233’4AL+AF

+Fe3C室温组织为P.铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)珠光体是铁素体与渗碳体片层相间的组织，呈指纹状。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)L→L+δ→L+A

→A

→F+A→F+

P

(F+Fe3C)

F中析出Fe3CⅢ，量少,忽略不计.室温组织：F＋P㈢亚共析钢的结晶过程铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)亚共析钢室温组织：F＋P，随C％增加，P含量增加。含0.45%C钢的组织含0.20%C钢的组织含0.60%C钢的组织铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)室温下相的相对重量百分比：室温下组织组成物的相对重量百分比为：铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)L→L+A→

A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ室温组织：

P＋Fe3CⅡ(四)过共析钢的结晶过程铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)过共析钢室温组织为P+Fe3C

Ⅱ

，二次渗碳体呈网状分布在晶界上。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)㈤共晶白口铁的结晶过程Ld蜂窝状Ld’难以分辨L→A+Fe3C→A+Fe3CⅡ+Fe3C→P+Fe3C铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)共晶白口铁室温组织为Ld’(P+Fe3C),它保留了共晶转变产物的形态特征。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)㈥亚共晶白口铁的结晶过程L

→L+A→A(初生)

+Ld→A+Fe3CⅡ+Ld→P+Fe3CⅡ+Ld’亚共晶白口铁室温组织为P+Fe3CⅡ+Ld’。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)㈦过共晶白口铁的结晶过程L→L+Fe3CⅠ→Ld+

Fe3CⅠ→Ld’+

Fe3CⅠ，过共晶白口铸铁室温组织为Fe3CⅠ+Ld’。

铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)亚共析钢F+P共析钢P过共析钢P+Fe3CⅡ亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁P+Fe3CⅡ+Ld’

Ld’（P+Fe3C）Ld’+

Fe3CⅠ铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)组织中的渗碳体：一次渗碳体Fe3CⅠ：粗大片状共晶渗碳体Fe3C：基体二次渗碳体Fe3CⅡ：网状共析渗碳体Fe3CⅠ：层片状三次渗碳体Fe3CⅢ：薄片状铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)1234561600150014001300120011001000900800700600温度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDBJH1148727F+PP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’A+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdL+AALF+AFδL+δδ+AL+Fe3CF+Fe3CⅢPLd’Ld铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响⒈含碳量对室温平衡组织的影响

含碳量增加，组织变化F+Fe3CⅢ→F+P→P

→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ld’→Ld’→Fe3CⅠ+Ld’

F在减少，Fe3C在增加

F和Fe3C形态在发生变化Fe3CⅢ薄片状→共析Fe3C层片状→Fe3CⅡ网状→共晶Fe3C连续基体→Fe3CⅠ粗大片状相构成决定组织决定性能决定用途含碳量变化→相的相对量变化、形态和分布变化→组织变化→性能变化铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为组织组成物相对量/%相组成物相对量/%PFFFe3CFe3CⅠLd’10001000Fe3CⅡ钢白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁亚共析钢过共析钢工业纯铁共析钢共晶白口铸铁钢铁种类铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)⒉含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加，P量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。0.77%C时，组织为100%P,钢的性能即P的性能。＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le’,硬度高脆性大，难以切削加工。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)⒊含碳量对工艺性能的影响①切削性能:中碳钢合适②可锻性能:低碳钢好③焊接性能:低碳钢好④铸造性能:共晶合金好铸造焊缝组织模锻切削加工的基本形式车刨钻铣磨铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)五、铁碳合金相图的应用1、在选材上的应用铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)2.制定热加工工艺方面的应用浇注温度在液相线以上50-100始锻温度固相线以下100-200范围内局限性铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)第4节金属的凝固组织一、铸锭宏观组织铸锭(件)的宏观组织通常由三个区组成:表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。柱状晶区表面细晶区中心等轴晶区铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)1、表层细晶区：浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使表面形成一层很细的等轴晶粒区。铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)2、

柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，晶核的形成速率不如成长率大，各晶粒成长较快。沿垂直于模壁方向散热较快，故晶粒沿这一方向长大，形成柱状晶区。铁碳相图(有