鐵碳合金圖及其講解課件

3.5鐵碳合金相圖需要掌握的知識點Fe-Fe3C相圖中重要的點、線和相區(qū)。Fe-Fe3C相圖中的重要轉變及產物。應用Fe-Fe3C相圖分析典型成分鐵碳合金的結晶過程。分析室溫下得到的相和組織組成物。碳對鐵碳合金平衡組織和性能的影響。3.5鐵碳合金相圖需要掌握的知識點一、鐵碳合金組織（一）、Fe-Fe3C相圖的組元1．Fe組元性能特點—強度低、硬度低、韌性、塑性好2．Fe3C

性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零?？估瓘姸圈襜=180～230MPa延伸率δ=30％～50％斷面收縮率ψ=70％～80％ak=1.6×10～2×10J/㎡66硬度50HB～80HB抗拉強度σb=30MPa硬度800HBδ=0ψ=0ak=0一、鐵碳合金組織（一）、Fe-Fe3C相圖的組元1．Fe(二)、純鐵的的同素異構轉變1394°C912°C體心立方面心立方體心立方δ-Feγ-Feα-Fe固態(tài)下，一種元素的晶體結構隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象

——

同素異構轉變

(二)、純鐵的的同素異構轉變1394°C912°C體心純鐵的冷卻曲線1394℃1538℃10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912℃δ-Fe

α-Feγ-Fe純鐵的冷卻曲線1394℃1538℃1000600800120（三）、Fe-Fe3C相圖中的相和組織1．液相L2．α相鐵素體F

（C固溶到α-Fe中的間隙式固溶體）強度、硬度低、塑性好

（室溫：C%=0.0008%,

727度：C%=0.0218%）鐵素體顯微組織（三）、Fe-Fe3C相圖中的相和組織1．液相L2．α相鐵3．γ相、A奧氏體

（C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體）強度低，易塑性變形4．Fe3C－金屬化合物性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。3．γ相、A奧氏體

（C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體）45．珠光體

P

（鐵素體和滲碳體的共析混合物）抗拉強度σb=770MPa延伸率δ=20％～35％斷面收縮率ψ=40％～60％ak=3×10～4×10J/㎡55A0.77

F0.0218+Fe3C或A0.77

P0.77727℃727℃硬度180HB5．珠光體P（鐵素體和滲碳體的共析混合物）抗6．萊氏體高溫萊氏體Le（奧氏體和滲碳體的共晶混合物）L4.31148℃Le4.3低溫萊氏體Le′硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。6．萊氏體高溫萊氏體Le（奧氏體和滲碳體的共晶混合二、鐵碳相圖分析相圖：表示在平衡狀態(tài)下，合金系的相與溫度、成分之間關系的圖形。（又稱狀態(tài)圖，平衡圖）相圖的建立二、鐵碳相圖分析相圖：表示在平衡狀態(tài)下，合金系的相與溫度、成

Fe-Fe3C

相圖FeT°Fe3CFe-Fe3C相圖FeT°Fe3C鐵碳合金圖及其講解課件

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ11

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ11相圖中的主要點（14個）（1）組元的熔點：

A(0,1538)鐵的熔點

D(6.69,1227)Fe3C的熔點（2）同素異構轉變點

G（0，912）g－Fe

a-Fe（3）碳在鐵中最大溶解度點

P（0.0218，727）碳在a-Fe中的最大溶解度

E（2.11，1148）碳在

g-Fe中的最大溶解度

Q（0.0008，RT）室溫下碳在a-Fe中的溶解度相圖中的主要點（14個）（3）碳在鐵中最大溶解度點三相共存點

S（共析點）（gs＋aP

＋Fe3C）

C（共晶點）（gE＋LC

＋Fe3C）相圖中的線液相線(ＡＣＤ):其上體系為液相，(結晶時液相的成分變化線)固相線（ＡＥＣＦ）：其下為固相，(結晶時固相的成分變化線)三相共存點相圖中的線表示恒溫轉變的線：ECF線(共晶轉變)，PSK線(共析轉變)相圖中的相區(qū) 單相區(qū)（4個）L、F、A、（Fe3C）兩相區(qū)（5個）

L+Fe3C，L+A,A+F

A+Fe3C,F+Fe3

C固溶度線：ES：碳在奧氏體中的溶解度隨溫度的變化線 （溫度

，溶解度

）；（0.77%--2.11%）

PQ

：碳在鐵素體中的溶解度隨溫度的變化線 （溫度

，溶解度

）(0.0008%—0.0218%)

同素異構轉變線：NH和NJ，GS和GP表示恒溫轉變的線：相圖中的相區(qū)固溶度線：ES：碳在奧氏體中4 Fe-Fe3C相圖中的轉變強調！根據(jù)相圖規(guī)則，兩個單相區(qū)之間必然夾一個兩相區(qū)，兩相區(qū)的兩個相就由這兩個單相區(qū)的相組成。LCAE+Fe3C1148萊氏體Ld萊氏體Ld：A與Fe3C的機械混合物成分：4.3%C性能：硬而脆形態(tài)：點狀、短條狀A

分布于Fe3C基體上1共晶轉變4 Fe-Fe3C相圖中的轉變強調！根據(jù)相圖規(guī)則，2共析轉變ASFP+Fe3C727珠光體P珠光體

P：F與Fe3C的機械混合物成分：0.77%C性能：適中，介于F和Fe3C之間形態(tài)：層片狀，粒狀Ld降溫到727℃時，A→P，因此：Ld(A+Fe3C)

→L’d(P+Fe3C)低溫萊氏體L’d：P和Fe3C的機械混合物（變態(tài)萊氏體）2共析轉變ASFP+Fe3C727珠光體P珠光體三．鐵碳合金的平衡結晶過程Fe-C合金分類工業(yè)純鐵——C%≤0.0218%鋼——0.0218%＜C%≤2.11%

亞共析鋼＜0.77%

共析鋼＝0.77%

過共析鋼＞0.77%白口鑄鐵——2.11%＜C%＜6.69%

亞共晶白口鐵＜4.3%共晶白口鐵＝4.3%過共晶白口鐵＞4.3%類型亞共析鋼共析鋼過共析鋼鋼號204560T8T10T12碳質量分數(shù)／％0.200.450.600.801.001.20幾種

常見

碳鋼三．鐵碳合金的平衡結晶過程Fe-C合金分類工業(yè)純鐵——(1)工業(yè)純鐵(C%≤0.0218%)結晶過程室溫組織

F

+

Fe3CⅢ

(微量)

500×(1)工業(yè)純鐵(C%≤0.0218%)結晶過程(2)共析鋼

(C%=0.77%)結晶過程室溫組織:

層片狀

P

(

F

+

共析

Fe3C

) 500×珠光體強度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C

和

F

之間。(2)共析鋼(C%=0.77%)結晶過程室溫組(3)亞共析鋼

(C%=0.4%)結晶過程室溫組織:

F

+

P，500×(3)亞共析鋼(C%=0.4%)結晶過程室溫組(4)過共析鋼

(C%=1.2%)結晶過程室溫組織:

P

+

Fe3CII

400×(4)過共析鋼(C%=1.2%)結晶過程室溫組(5)共晶白口鐵

(C%=4.3%)結晶過程室溫組織:（低溫）萊氏體Le′

（P

+

Fe3CII+

共晶

Fe3C

）,500×萊氏體Le′的性能：硬而脆(5)共晶白口鐵(C%=4.3%)結晶過程室溫(６)亞共晶白口鐵

(C%=3%)結晶過程室溫組織:Le′+

P

+

Fe3CII200×(６)亞共晶白口鐵(C%=3%)結晶過程室溫組(６)過共晶白口鐵

(C%=3%)結晶過程室溫組織:Le′+

Fe3CI

500×(６)過共晶白口鐵(C%=3%)結晶過程室溫組標注了組織組成物的相圖標注了組織組成物的相圖鐵碳合金圖及其講解課件四碳的質量分數(shù)對鐵碳合金組織、性能的影響碳的質量分數(shù)對平衡組織的影響。碳的質量分數(shù)對力學性能的影響。碳的質量分數(shù)對工藝性能的影響。四碳的質量分數(shù)對鐵碳合金組織、性能的影響碳的質量分數(shù)對平（一）.碳的質量分數(shù)對平衡組織的影響FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Le’Le’Le’+Fe3CIIFe3C含碳量——相對量C%↑→F%↓，F(xiàn)e3C%↑（一）.碳的質量分數(shù)對平衡組織的影響FF+P（二）.碳的質量分數(shù)對

力學性能的影響HB：取決于相及相對量C%↑→HB↑強度：C%↑→σ↑0.9%↑→σ↓塑性、韌性：C%↑→塑性↓、韌性↓（二）.碳的質量分數(shù)對

力學性能的影響HB：取決于相及相對

五Fe-Fe3C

相圖的應用選擇材料方面的應用制定熱加工工藝方面的應用五Fe-Fe3C相圖的應用選擇材料方面的應用制定1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進行選擇材料。2.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。一.選擇材料方面的應用1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間1、在鑄造工藝方面的應用2、在熱鍛、熱軋工藝方面的應用3、在熱處理工藝方面的應用二.制定熱加工工藝方面的應用1、在鑄