室温组织:
F + P，500×
(4)过共析钢 ( C % = 1.2 % )结晶过程
各组织组成物的相对量：
Fe3CII % = ( 1.2 – 0.77 ) / ( 6.69 – 0.77 )
≈7% P % ≈ 1 – 7 % = 93 % 各相的相对量：
Fe3CII % ≈ 1.2 / 6.69 = 18 % F % ≈ 1 – 18 % = 82 %
室温组织:
P + Fe3CII 400×
(5)共晶白口铁 ( C % = 4.3 % )结晶过程
室温组织: （低温）莱氏体 Le′ （P + Fe3CII + 共晶 Fe3C ）, 500×
莱氏体 Le′的性能：硬而脆
(６)亚共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程
室温组织:
Le′+ P + Fe3CII
亚共晶白口铁 ＜ 4.3 % 共晶白口铁 ＝ 4.3 % 过共晶白口铁 ＞ 4.3 %
几种 常见 碳钢
类型 钢号 碳质量分数／％
亚共析钢 20 45 60 0.20 0.45 0.60
共析钢 T8 0.80
过共析钢
T10
T12
1.00 1.20
(1)工业纯铁 ( C % ≤ 0.0218 % )结晶过程
20
液固两相区
40 60 Ni%
Ni 80 100
匀晶合金的结晶过程
L
T,C
T,C
L
1500
1455

L
1400 1300
c
a
L+
匀晶转变 L
1200d
1100 1000 1083
b

L

C匀u 晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的N熔i 点，
而是2在0液、固4相0线划6定0的温区80内进行10结0 晶。 冷却曲线
C% 50
40
60
30 20
70
III
80
10
90
IV
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C ← A%
1）与某一边平行的直线
90
III、IV的成分
80
IV 点： A%=40% B%=0% C%=60%
70 60 B% 50 40
10 20 30 40 C% 50 60
30 20
70 80
10
90
IV
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C ← A%
课堂练习
B
2. 标出
90
75%A+10%B+15%C 80
100
Ni%
2．共晶相图
铅-锡合金共晶相图
T,C
L
L+
L+


+
液相线 固相线
固溶线 固溶线
Pb
Sn
Sn%
共晶转变分析
共晶反应线
表示从c点到e点
T,C
范围的合金，在 该温度上都要发
L
L+
L+
c
d e
生不同程度上的 共晶反应。
+
共晶点 表示d点成分的合
Pb
Sn 金冷却到此温度
● 铸造性能
2. 合金的工艺性能与相图的关系
液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小（如接近共晶成分的合金）， 则流动性好，不易形成分散缩孔。
● 锻造、轧制性能
单相固溶体合金， 变形抗力小，变形均匀， 不易开裂。
第三节铁碳相图
1．铁碳相图 2．结晶过程 3．成分-组织-性能关系 4．Fe-Fe3 C相图的应用
+ Ld c e
上发生完全的共 晶转变。
共晶反应要点
• 共晶转变在恒温下进行。 • 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。 • 存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。 • 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。
T,C
183
L
L+
L+
c
d
e
+
Pb
Sn
X1合金结晶过程分析
70 80 90
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C ← A%
2. 浓度三角形中具有特定意义的直B线
90
II点：20%A- 50%B- 30%C III 点：20%A- 20%B- 60%C IV 点：40%A- 0%B- 60%C
80 70
60
B% 50
10
20
30
40
II
1）确定O点的成分
B
1）过O作A角对边的平行线
2）求平行线与A坐标的截距
得组元A的含量
B%
3）同理求组元B、C的含量
O
A
← A%
C% C
课堂练习
B
1. 确定合金I、II、
90
III、IV的成分
80
I 点： A%=60% B%=30% C%=10%
70
60 B% 50
40 30 I
20
10
10 20 30 40 C% 50 60
1400 1300
a1 b1L+ c1
1200
1100a 1000
1083

1455 c 1280 C
温度线如图。
根据杠杆定律推 论， Q / QH = a1b1 /a1c1 =12/48=1/4 答：所求合金在
1280 时相的
Cu
18 20
30 40
66 60 80
Ni 相对质量为1/4。
ES线：C在A中的固溶线
PQ线：C在F中的固溶线
2．铁碳合金的平衡结晶过程
Fe-C 合金分类
工业纯铁 —— C % ≤ 0.0218 %
钢 —— 0.0218 % ＜ C % ≤ 2.11 % 亚共析钢 ＜ 0.77 % 共析钢 ＝ 0.77 % 过共析钢 ＞ 0.77 %
白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 %
T,C
183
Pb
T,C
L
L+
c
d
+
X3
L+
e
1 L L+(+ )+ 2 L+ (+ )+
(+ )+ + Ⅱ
Sn
t
标注了组织组成物的相图
3．包晶相图
包晶转变： Ld + c e
铂-银合金包晶相图
T,C
T,C
L
L+
c e
L
d L+
L+ L+
70 80 90
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C ← A%
课堂练习
B
1. 确定合金I、II、
90
III、IV的成分
80
II点： A%=20% B%=50% C%=30%
70 60 B% 50 40
30
20
10
10
20
30
40
II
C% 50
60
70 80 90
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C ← A%
室温组织
F + Fe3CⅢ (微量)
500×
(2)共析钢 ( C % = 0.77 % )结晶过程
P中各相的相对量：
Fe3C % = ( 0.77 – xF ) / ( 6.69 – xF )
≈ 0.77 / 6.69 = 12 %
F % ≈ 1 – 12 % = 88 %
珠光体
强度较高，塑性、韧性和硬度介于 Fe3C 和 F 之间。
145c5
杠杆定律推论：在两 相区内，对应温度T1
时两相在合金b中的相 T1 对质量各为
T2 QL/QH=b1c1/a1 c1
Cu
20 b 40 60
NQi /QH=a1b1/a1
80 100
c1
Ni%
=1- QL/QH
例：求30%Ni合金在1280 时相的相对量
解：作成分线和
T,C
L
1500
相律：对一个达成相平衡的体系来说，若影响平
衡的外界因素仅为温度和压力，则相数 Φ，组分 数 C 及自由度 f 三者之间存在以下制约关系： f＝C－Φ＋2
第二节 二元相图
1．匀晶相图 2．共晶相图 3．包晶相图 4．共析相图
1．匀晶相图
相图（平衡图、状态图）
平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。
T,C
L
1500
1455
1400
1300
L+
1200
1100
1000 1083

Cu 20
40 60 Ni%
Ni 80 100
铜-镍合金匀晶相图
液相线
T,C
1500 1400 1300 1200 1100 纯铜 1000 1083 熔点
液相区 L
1455
L+

纯镍 熔点
固相线
Cu
固相区
t

Ni%
杠杆定律
T,C
L
1500
1400 1300
a1 1 b1L+ c1
1200
1100a 1000
1
应每12.一在随确两着定相 温的温区 度度内 的T， 降1，对 低两应 ， 相质每两量一相的确 的比定 成值的 分是确温 分定度 别的， 沿。两 液即