第四章鐵碳相圖

楚雄技師學院金屬工藝學（多媒體課件）楊潤美第四章鐵碳相圖知識點純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變Fe–C相圖的基礎知識。形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。Fe-Fe3C相圖的建立與分析。碳的質(zhì)量分數(shù)對鐵碳合金組織、性能的影響。Fe-Fe3C相圖的應用。

1.鐵素體（F）碳溶于α—Fe中形成的間隙固溶體，用符號F（或α）表示。

600℃溶碳量0.008%

727℃溶碳量0.0218%

性能：與純鐵相似，強度、硬度低，而塑性和韌性好。組織：呈明亮的多邊形晶粒，晶界曲折。第一節(jié)鐵碳合金的基本組織

2.奧氏體（A）碳溶于γ—Fe中形成的間隙固溶體，用符號A（或γ）表示。

727℃溶碳量0.77%

1148℃溶碳量2.11%

性能：有一定的強度和硬度，塑性和韌性好，適于進行鍛壓加工。

組織：與鐵素體相似，晶粒呈多邊形，但晶界較鐵素體平直

3.滲碳體（Fe3C）鐵和碳形成的一種具有復雜斜方晶格的間隙化合物，用化學分子式Fe3C表示。

ωc=6.69%熔點為1227℃

性能：硬度很高，脆性很大，塑性極差。組織：常以片狀、球（粒）狀和網(wǎng)狀等不同形態(tài)存在。

4.珠光體（P）鐵素體和滲碳體呈層片狀交替排列的機械混合物，用符號P表示。

ωc=0.77%

性能：介于鐵素體與珠光體之間，即綜合性能良好。呈塊狀分布的白亮部分即是鐵素體，黑色部分為滲碳體組織。5.萊氏體

ωc=4.3%的合金，緩慢冷卻到1148℃時從液相中同時結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的共晶組織，用符號Ld表示。性能：與滲碳體相似，即硬度高，塑性差在亮黃色滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點及細條狀珠光體（低溫萊氏體組織）FeT°Fe3C第二節(jié)Fe-Fe3C相圖第二節(jié)Fe-Fe3C相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFK

鐵碳合金相圖中主要特性點的含義

特性點的符號溫度t/℃含碳量wc%含義ADCSEPGQ

1538

1227

1148

727

1148

727

912

室溫06.690.774.32.110.021800.006純鐵的熔點滲碳體的熔點共晶點共析點碳在奧氏體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度α-Teγ-Te同素異晶轉(zhuǎn)變碳在鐵素體中的溶解度相圖中主要線的含義ACD線—液相線是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。AECF線—固相線各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。ECF水平線—共晶線含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時，在1148℃由液態(tài)合金同時結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機械混合物，此反應稱為共晶反應。PSK水平線—共析線（A1線）含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到此線時，在727℃同時析出鐵素體和滲碳體的機械混合物，此反應稱為共析反應。GS線—（A3線）是冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。ES線—稱Acm線是碳在奧氏體中的溶解度線，實際上是冷卻時由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。第二節(jié)Fe-Fe3C相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ共晶相圖共析相圖兩種反應：1148℃1、共晶反應

一定成分的液相在一定的溫度下同時結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的固相的反應。L4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c共晶反應的產(chǎn)物即萊氏體Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2、共析反應一定成分的固相在一定的溫度下同時析出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的新的固相的反應。A2.11%c

727℃F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反應的產(chǎn)物即珠光體P＝F0.02%c+Fe3C6.69%c鐵碳合金含碳量為2.11%—6.69%的鐵碳合金。共晶白口鑄鐵：

含碳量為4.3%;亞共晶白口鑄鐵：含碳量在2.11%—4.3%之間；過共晶白口鑄鐵：含碳量在4.3%—6.69%之間；含碳量小于0.02%的鐵碳合金。工業(yè)純鐵鋼白口鑄鐵

含碳量為0.02%—2.11%的鐵碳合金。根據(jù)金相組織的不同，可分為三種。共析鋼：含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.02%—0.77%之間；過共析鋼：含碳量在0.77%—2.11%之間；鐵碳合金的分類FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ工業(yè)純鐵共析鋼亞共析鋼過共析鋼共晶白中鑄鐵亞共晶鑄鐵過共晶鑄鐵鐵碳合金的結(jié)晶過程分析

LL+AAA+Fe3CⅡF+AA+Fe3CⅡ+LdP+Fe3CⅡ+L'dP+Fe3CⅡPP+FLdL'dL+Fe3CLd+Fe3CL'd+Fe3CL'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C轉(zhuǎn)變FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ共析鋼123

A—奧氏體P—珠光體共析鋼組織金相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ亞共析鋼1234亞共析鋼組織金相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ過共析鋼1234過共析鋼組織金相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ共晶白口鑄鐵12共晶白口鐵組織金相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ亞共晶白口鑄鐵123L’d—變態(tài)萊氏體亞共晶白口鐵組織金相圖FeT°Fe3CA1538℃D1227℃CS1148℃4.3727℃0.77E2.11P0.0218G912℃QFKLL+AAA+FA+Fe3CⅡFF+Fe3CⅢP+FPP+Fe3CⅡA+Ld+Fe3CⅡP+Ld’+Fe3CⅡLdL′dL+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠL′d+Fe3CⅠ過共晶白口鑄鐵123

過共晶白口鐵組織金相圖含碳量與鐵碳合金組織及性能的關系

鐵碳合金含碳量對平衡組織的影響。鐵碳合金含碳量對力學性能的影響。鐵碳合金含碳量對工藝性能的影響。1、鐵碳合金含碳量對平衡組織的影響2、鐵碳合金含碳量對平衡組織的影響3、鐵碳合金含碳量對工藝性能的影響對鑄造性能的影響。對鍛造性能的影響。對焊接性能的影響。對切削加工性能的影響。鐵碳相圖的應用1、選用材料：由鐵碳相圖可知，合金中隨著含碳量的不同，其組織各不相同，從而導致其力學性能不同。因此，我們就可以根據(jù)機器零件所要求的性能來選擇不同含碳量的材料。2、叛斷切削加性能：低碳鋼中鐵素體較多，塑性好，加工性不好；中碳鋼中鐵素體含量比例適當，鋼的硬度適當