第一节铁碳合金的基本组织
一、固溶体：
定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。
铁素体：碳溶于α-Fe的间隙固溶体；F；体心立方晶格，溶碳量很少，显微组织与纯铁相似，呈明亮的多边形晶粒；性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性好。
奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体；A；面心立方晶格，晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直；强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好，钢材多数加热到臭氏体状态进行锻造。
二、金属化合物（中间相）（强化相）
渗碳体：铁与碳形成的金属化合物；Fe3C；具有复杂的晶体结构，w C=6.69%；它是钢中的主要强化相，它的形态、大小、数量和分布对钢及铸铁的性能有很大影响，渗碳体硬度很高，塑性、韧性很差，δ、Ak接近于零，脆性很大。
三、机械混合物：
珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物；P；由铁素体与渗碳体片层状交替排列的共转变组织，碳合量平均为w C=0.77%；性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。
莱氏体：由臭氏体和渗碳体组成的机械混合物；Ld（高温莱氏体），Ld’（变态莱氏体）；变态莱氏体由渗碳体与珠光体相近，硬度很高，塑性很差。
总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。
第二节铁碳合金状态图
一、铁碳合金状态图的建立
（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。
（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐标中。
（3）将意义相同的临界点连接起来。
二、Fe－Fe3C合金状态图的分析：
1.点（特性点）：
A 1538℃100％Fe的熔点； D 1227℃100％Fe3C的熔点；
G 912℃100％Fe的同素异晶转变点（重结晶温度点）；
C 1148℃ 4.3％C 共晶点L→Ld（A＋C）共晶反应；
F 1148℃ 6.69％C 虚点；P 727℃100％Fe虚点；
K 727℃ 6.69％C虚点、E 1148℃ 2.11％C 碳在γ－Fe中的最大固溶量；
S 727℃0.77％C 碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析点A→P 共析反应。
2.线（特性线）：
（1）AC线：液相线开始结晶出奥氏体：L→L＋A。
DC线：液相线开始结晶出渗碳体：L→L+C。
（2）AE线：固相线奥氏体结晶终了线：L＋A→A。
ECF线：固相线（共晶线）：共晶反应L→Ld。
（3）GS线－A3线：从奥氏体中开始析出铁素体线。
（4）ES线—Acm线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。
（5）PSK线－A1线：共析线；共析反应A→P（F＋C）共晶体。
（6）PQ线－碳在铁素体中的溶解度曲线。
这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。
3.分类：
含碳量分类：
工业纯铁：C≤0.0218％C
钢：0.0218％<C≤2.11％
白口铁：2.11％<C<6.69％
钢分类：
共析钢：0.77％P
亚共析钢：C<0.77％P＋F
过共析钢：C>0.77％P＋C
共晶白口铁分类：
共晶白口铁：4.3％C Ld′
亚共晶白口铁：C<4.3％C Ld′＋P＋C
过共晶白口铁：C>4.3％C Ld′＋C
4.Fe－Fe3C状态图的应用。
正确选材：
①.C≤0.25％，低碳钢：塑性好，韧性好。
②0.25％<C<0.60％，中碳钢：综合机械性能好。
③.0.60％≤C≤1.4％，高碳钢：硬度高，耐磨性好。
3．含碳量对工艺性能的影响
①压力加工:低碳钢的可锻性比高碳钢好；加热到呈单相奥氏体时，便于塑性变形。
②铸造:铸铁的流动性比钢好，特别是靠近共晶成分的铸铁。
③切削加工:中碳钢的切削加工性能最好。
④焊接:低碳钢比高碳钢易于焊接。
⑤热处理工艺性能和热处理效果。
课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。
2．含碳量与铁碳合金力学性能的关系
当w C＜0.9%时，随含碳量增加，钢中渗碳体的量增多，钢的强度和硬
度上升，而塑性和韧性不断下降；当w C＞0.9%时，因出现网状渗碳体而使钢的强度下降，硬度仍然不断增加，塑性和韧性继续降低。
为保证工业用钢具有足够的强度和一定的塑性韧性，其含碳量一般≯1.3%。
含碳量＞2.11%的白口铸铁硬而脆，难以加工，所以机械工程上很少直接使用。
作业：1、什么叫铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体？其性能特点怎样？
2、画出Fe－Fe3C状态图，并分析45钢、T12钢由液态缓冷至室温时所得的平衡组织。
3、含碳量对性能的影响如何？
4．试绘简化了的Fe-Fe3C 合金相图，说明图中主要点、线的意义，填出各相区的相和组织组成物。
5、随着钢中含碳量的增加，钢的组织与力学性能如何变化。
6、根据Fe-Fe3C 合金相图，解释下列现象：
（1）钢铆钉一般用低碳钢制造；
（2）在 1 100℃时，w C=0.4%的钢能进行锻造，而w C=4.0%的铸铁不能进行锻造；（3）在室温下，w C=0.8%的非合金钢比w C=0.4%的非合金钢硬度高、比w C=1.2%的非合金钢强度高；
（4）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时都用钢丝绳（60钢、65 钢、70 钢制成）；
（5）钳工锯削70、T10、T12 钢料比锯削10、20 钢费力，且锯条易磨钝。