金属材料的组织结构
第四节 铁碳合金及其 平衡状态图
一、铁碳合金中的基本相与基本组织 1. 铁碳合金基本相 铁素体 奥氏体 渗碳体
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0.0006~0.0008%
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2. 基本组织 三种单相组织：铁素体 奥氏体 渗碳体 三种双相组织：珠光体 高温莱氏体 低温莱氏体
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五、铁碳合金状态图的应用 1. 选材 2. 确定钢的锻造温度范围 3. 确定铸钢和铸铁的熔化温度和浇注温度 4. 制定钢的热处理工艺
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思 考 题
1.解释基本概念：晶体、晶体结构、过冷度、同素 异晶转变、合金、组元、相、组织、固溶强化、 共析反应、共晶反应、铁素体、奥氏体、渗碳体、 珠光体、莱氏体。 2.简述金属的结晶过程。纯金属与合金的结晶过程 有何异同？ 3.晶粒度对金属机械性能有何影响，在实际生产中， 常采用哪些措施细化晶粒？ 4.合金的基本相结构有哪些，合金的相和组织有何 区别和联系？ 5.说明固溶体和金属化合物的晶体结构特点，并指 出二者的性能差异。
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4. 相区 ⑴ 单相区： 液相区 奥氏体相区 铁素体相区 渗碳体相区 ⑵ 双相区——两面夹方法 以相组成表示的铁碳平衡状态图 以组织组成表示的铁碳平衡状态图
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5. 问题 四个单项区中，液相区、奥氏体相区、铁素 体相区均为区域，而渗碳体相区为线段DFK， 为什么？
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共析转变： 一种固相转变成另外两种固相的转变。 或者 共晶转变： 一种液相转变成另外两种固相的转变。 或者
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五种基本组织的关系
C
溶入
α-Fe
与 Fe 化 合
溶入
γ-Fe
F
混 合
Fe3C
混 合 混合Aຫໍສະໝຸດ PLdLd’
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二、铁碳合金平衡状态图



1、何谓相图（状态图）？ 2、何谓平衡？ 3、相图的组成 （1）纵坐标：温度； （2）横坐标：成分； （3）图中的每一条相变线； （4）每一相变线组成的相区。
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状态图
度、组织、状态之间关系的图 表。
温度℃ 温度 ℃ 1538 ℃
—— 表示合金系的成分、温
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随碳含量增大, 组织 按下列顺序变化：
F
F+P Ld’ Ld'+Fe3CI P P+Fe3CII
P+Fe3CII+ Ld’ Fe3C
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2. 问题 ⑴ 随着铁碳合金中含碳量的增加，强度先上 升，而后又下降，为什么会出现这种现象？ ⑵ 常用钢材的含碳量一般不超过1.4%，为什 么？
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2. 特性点 从温度、成份、意义三个方面介绍： ⑴ 左边三个点：A、G、Q ⑵ 右边三个点：D、F、K ⑶ 两个最大溶解度点：E、P ⑷ 两个转变点：C、S
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3. 特性线 特性线：铁碳相图中的线条是铁碳合金组织 发生转变的临界线，即不同成份合金相变点 的连线，称为特性线。 ⑴ 液、固相线：ACD、AECF ⑵ 两条水平线——转变线：ECF、PSK ⑶ 两条溶解度曲线：ES、PQ ⑷ 其他特性线
1538 ℃ 体心 1394 ℃
1394 ℃
状态图的作用
——是研究合金的成分、温 度、组织、状态之间变化规 律的工具。
912 ℃
面心
912 ℃ 体心
时间 成分
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说明 ①符号的标注是国际统一规定的； ② 图中的某些点、线的成份在不同的书刊可能 略有不同； ③ 只研究含碳量小于6.69%的铁碳合金； ④ 铁碳相图也可以认为是Fe-Fe3C状态图； ⑤ 简化的铁碳合金平衡状态图；
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三、典型铁碳合金的组织转变 1. 铁碳合金的分类
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2. 钢与生铁的组织转变 ⑴ 分析方法 成份点→成份线→相区→组织 ⑵组织转变
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铁碳合金平衡状态图
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四、铁碳合金的化学成份、组织和性能的关系 1. 铁碳合金的化学成份、组织和性能的关系
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6.Fe-C合金中的基本相和基本组织有哪些， 各具有什么性能特点？ 7.简述Fe-C合金相图中各特性点和特性线的 含义。 8.试分析含碳量分别为0.4%、1.2%、3.5% 的铁碳合金在平衡条件下由高温液态冷却 到室温过程中的组织转变。 9.为什么不同含碳量的奥氏体在冷却过程中 都会发生共析转变？ 10.试述Fe-C合金的化学成份、室温组织与机 械性能之间的关系。 11.说明Fe-C合金相图在工业生产中的应用。