体心立方结构
纯铁相同。
铁素体
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
2）奥氏体:
碳溶于 -Fe中的间隙固溶体；用A或 表示。
面心立方晶格，溶碳能力比铁素体大； 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
1）铁素体 ➢碳溶于a-Fe中形成的间隙固溶体,以F或α表示；
➢铁素体的溶碳能力很低，为体心立方晶格；
➢铁素体的组织为多边形晶粒，其力学性能几乎与
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1
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
第三节 含碳量对碳钢组织与性能的影响
一 、含碳量对碳钢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：
钢铁 分类
Fe3C为基的Ld’,合金太脆.
1
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
三、 含碳量对工艺性能的影响
① 切削性能: 中碳钢合适
铣
② 可锻性能: 低碳钢好
车
钻
③ 焊接性能: 低碳钢好
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
1148℃
C
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’
( P+Fe3C )
L+ Fe3CⅠ F
Ld+Fe3CⅠ
727℃ K
Ld’+Fe3CⅠ
0.0218%C 0.77%C 2.11%C Fe
4.3%C
6.69%C Fe3C
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
⒉ 特征线
⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECF
⑵ 三条水平线：
J
N
L+
L
L+Fe3C
G
+
+Fe3C
+Fe3C
727℃
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
(2)共析点S 727℃ 0.77% C 共析成分 反应式: As → (Fp + Fe3C共析) 共析体，即珠光体;
(3)钢、铁分界点E（2.11%C）
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
二、铁碳合金中的基本相
铁碳合金中的组元：Fe、C
L相：液态下无限互溶、成分均匀
Fe和C
固溶体相：C溶于Fe中形成 F、A等
金属化合物相：Fe与C化合形成Fe3C
铁碳合金中的相：液相L、 α 、γ和 δ固溶体、 Fe3C金属化合物
在铁碳合金中碳既可溶入α – Fe、γ-Fe ，也可以 溶入δ-Fe ，形成不同的固溶体。
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
⒊ 相区
⑴ 五个单相区：
L、、、、Fe3C ⑵ 七个两相区: L+、
L+、L+Fe3C、 +、 +Fe3C、+ 、 +Fe3C
⑶ 三个三相区：即HJB (L++)、ECF(L++ Fe3C)、 PSK(++ Fe3C)三条水平线
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性好，钢材热加工都在 区进行。
面心立方结构
奥氏体 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
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3、渗碳体（Fe3C） 定义：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化
相，高温下可分解， Fe3C→3Fe+C(石墨) 。
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Fe - Fe3C 相图
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Fe - Fe3C 相图
A T°
匀晶相图 L+A
共晶相图
L
D
E
A
G 共析相图
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )
science
and
engineering
of
C
XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
一、Fe - Fe3C 相图的建立
1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢 地冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线 （时间、温度）；
2.从冷却曲线上 找出临界点，并 画到成分—温度 坐标中；
3.相同意义的点连 接起来。
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
三、典型铁碳合金的结晶过程
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
第三章 铁碳合金相图
第一节 铁碳合金的组元及基本相 第二节 Fe-Fe3C相图
第三节 含碳量对碳钢组织与性能的影响
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
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20钢组织
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
亚共析钢室温下的组织 为F+P。
在0.0218~0.77%C 范围 内珠光体的量随含碳量 增加而增加。
40钢组织
60钢组织
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
利用杠杆定律，可以计算出含碳量为0.40%的亚共析钢， 在室温下组织组成物和相组成物的相对含量。
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刨
④ 铸造性能: 共晶合金好 ⑤ 热处理性能: 第四章介绍
第 二 节 铁碳合金状态图
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。
F西e 安理工大学材料F科e3C学与工Fe程2C学院
FeC
schoCo%l o(aftm%a)te→rial
工
钢
业
共析钢
纯
铁 亚共析钢 过共析钢
白口 铸 铁
共晶白口铸铁
亚共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁
含碳量% 0 0.0218 0.77
2.11
4.3
6.69
100
组织组 铁素体 成物相
对量%
0
三次渗碳体
珠光体
二次渗碳体
莱氏体
一次渗碳体
相组成 100 物相对
量%
Fe3C
0
1
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
1)共析钢的结晶过程
珠光体
室温组织为：P（F+Fe3C）
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
2)亚共析钢的 结晶过程
L→L+A →A→A+F先共析 AS(0.77% C) →P 室温组织为：P+F
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
3)过共析钢的结晶过程
T12钢组织
室温组织：P+Fe3CⅡ
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
补充：工业纯铁的结晶过程
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⑶ 其它相线