相图的简化
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⒈ 特征点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
⇄
.
L+Fe3C
⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ACD，
固相线—AECF ⑵ 两条水平线：
ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C
共晶产物是A与Fe3C的机械 混合物，称作莱氏体, 用Le 表示。为蜂窝状, 以Fe3C为 基，性能硬而脆。
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莱氏体
PSK：共析线
③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C)
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(一) 共析钢的结晶过程 合金液体在 1-2
点间转变为A。 到S点发生共析 转变： AS⇄FP+Fe3C, A 全部转变为 珠光体。
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℃
+
1点以上：L
+
1～2点：LA
2～3点：A
+
3～3'点： AP 3'点以下：P
.
珠光体在光镜下呈指纹状. 转变结束时，珠光体中相
第四节 铁碳合金相图 1、铁碳合金的基本相与性能 2、铁碳合金相图与结晶过程 3、含碳量对铁碳合金组织性能的影响 4、铁碳合金相图的应用
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铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的金属材料。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢。
含碳量为 2.11%~一系列稳定化合物：Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为相图的组元看待。
S ⇄FP+ Fe3C
L+ Fe3C
共析转变的产物是 F与
Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
珠光体 .
珠光体的组织特点是 两相呈片层相间分布, 性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
⑶ 其它相线 GS—A⇄ F 固溶
体转变线, GS又 称A3 线。
ES—碳在 -Fe中
的固溶线。又称 Ac m线。
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
纯铁的同素异构转变
铁的同素异构转变
铁在固态冷却过程中有两次 晶体结构变化，其变化为：
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
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⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零 Fe3C是一个亚稳相，在一
是构成显微组织的独立部分，可以是单相，也可以是两相或者 多相混合物。
铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 莱氏体 珠光体：共析反应的产物，是F与Fe3C片层相间的两 相混合物 莱氏体：共晶反应的产物，高温莱氏体是A与Fe3C两 相混合物, 室温莱氏体是珠.光体与Fe3C的两相混合物
二、铁碳合金相图的分析
的相对重量百分比为：
QF
SK 6.690.77 88.8%, PK 6.690.0218
QFe3C 100%88.8%11.2%
珠光体中的渗碳体称共析
渗碳体。
S点以下，共析 F 中析出 Fe3CⅢ，与共析Fe3C结合 不易分辨。室温组织为P。
.
珠光体
室温下，珠光体中两
相的相对重量百分比
1
2
是多少？
定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
由于碳在-Fe中的溶解度
钢中的渗碳体
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石 墨的形式存在。
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铸铁中的石墨
三个基本相：铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一 般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金平衡 组织中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。 五种组织组成物：
4L Q QL
3
6 .6 9 0 .7 7 8 8 .5 % 6 .6 9 0 .0 0 0 8
Q4
9
Q Fe3C 1 0 0 % 8 8 .5 % 1 1 .5 %
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共析钢的结晶过程
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(二) 亚共析钢的结晶过程 以0.40%C的钢为例
Ⅲ
A
H
B
J
合金在3点以前通过匀晶
—包晶—匀晶反应全部转 变为A。到4点，由A 中析出F 。到5点, A成分
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⑵ 奥氏体:
碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强 度低、塑性好，钢材 热加工都在A 区进行.
碳钢室温组织中无奥
氏体。
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奥氏体
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
.
一、铁碳合金的基本相和性能
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称 铁素体, 用F 或 表示。
碳在δ-Fe中的固溶体称 δ -铁素体，用δ 表示。
铁素体
都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低, 在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
PQ—碳在-Fe
中的固溶线。
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⒊ 相区 ⑴ 单相区：
L、A、F、Fe3C ⑵ 两相区: L+A、
L+Fe3C、A+Fe3C、 A+F、F+Fe3C ⑶ 两个三相区： 即ECF(L+A+ Fe3C)、PSK(A+F+ Fe3C)两条水平线
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三、典型铁碳合金的平衡结晶过程
铁碳合金按成分可分为三类： ⑴ 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
G S
P
+Fe3C
沿GS线变到S点， A发生
共析反应转变为珠光体。温度继续下降，F 中析出
Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合, 且量少, 忽略不计.
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℃
+
1点以上：L
1～2点：LA
+
2～3点：A
3～4：AF
+
℃
+
4～4'：AP
4'点以下：P+F
+
共析温度下相的相对重量为：
0 .4 0 0 .0 2 1 8 + Q F e 3 C 6 .6 9 0 .0 2 1 8 1 0 0 % ,Q 1 Q F e 3 C
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。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C%. (at%) →
C
铁碳合金相图是 研究铁碳合金最 基本的工具，是 研究碳钢和铸铁 的成分、温度、 组织及性能之间 关系的理论基础, 是制定热加工、 热处理、冶炼和 铸造等工艺依据.
⑵ 钢 (0.0218~2.11%C) 高温组织为单相A
① 亚共析钢 (0.0218~0.77%C)
② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢
(0.77~2.11%C)
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⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆
① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C)
② 共晶白口铸铁 (4.3%C)