A
G
A+
F
A+F P
S
Fe3CⅡ
( F+ Fe3C )
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
1148℃
C
L+ Fe3CⅠ
F ( A+Fe3CⅡ+Fe3C )
Ld
Ld+Fe3CⅠ
A+Ld+Fe3CⅡ
727℃
K
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ Ld’+Fe3CⅠ
( P+Fe3CⅡ+Fe3C )
0.0218%C 0.77%C 2.11%C Fe
渗碳体组织金相图
4.珠光体 ( P ) 铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 特点：有一定的强度、塑性，层片状。
5.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。 特点：硬而脆，不能进行压力加工。
第 二 节 Fe - Fe3C 相图分析
一.Fe - Fe3C 相图的建立
共晶反应相图 共析反应相图
2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )
共析钢组织金相图
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
亚共析钢组织金相图
4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )
过共析钢组织金相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
共晶白口铁组织金相图
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
纯铁的冷却曲线
具有固态相变是钢铁材料能够热处理的前提与原因之一
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700 600 500
1534℃
1394℃ δ - Fe γ - Fe
912℃
α - Fe
时间
二.Fe- C相图
温 度
Fe Fe3C Fe2C FeC
C
(6.69%C)
《 Metallography and heat-treatment 》 多媒体教学课件
第四章 铁碳合金相图
课件制作：王晓丽
本章是本课程的重点章
本章目的：
1 介绍铁碳相图的基本组元和基本相； 2 分析铁碳相图，讲解各种典型成分铁碳 合金的结晶过程和其成分－组织－性能间 关系；说明铁碳相图的基本应用；
铁碳相图
L+δ
1538℃
1495℃ 0.53
δJ
T 912℃ γ
G
α+γ 0.77 α 0P.0218 S
0.0008Q
Fe
L+γ
2.11 E
L L +Fe3C D
4.3 C 1148℃ F
γ +Fe3C
A1 727℃
K
α+Fe3C C%
6.69
Fe3C
Fe - Fe3C 相图
A
T°
L
D
L+A
E
渗碳体（沿F晶界分布的基片）→ 共析渗碳体（分 布在铁素体内的片层状）→渗碳体（沿A晶界呈网 状分布）→共晶渗碳体（为莱氏体的基体）→渗碳 体（分布在莱氏体上的粗大片状）。
§1 纯铁、铁碳合金的相结构及其性能
一.纯铁的同素异构转变 二. Fe – C 二元相图 三. Fe- Fe3C合金的相结构及其性能
一.纯铁的的同素异晶转变
1 纯铁冷却中晶体结构的变化：
δ - Fe γ 1394 °C - Fe 912 °C α - Fe
体心立方
面心立方
体心立方
纯铁在冷却中经历两次同素异构转变
LB + H 1495℃ AJ
2.共晶转变反应:
LC 1148℃ ( AE + Fe3C ) Ld
3.共析转变反应式:
727℃
AS
( FP + Fe3C ) P
三.典型铁碳合金的结晶过程分析
• 工业纯铁 ( ingot iron )
• 共析钢
( eutectoid steel )
• 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )
相组成物: F ; Fe3C
6.69-0.45
F=
100% = 94% Fe3C = 1 - WF = 6%
6.69-0.02
第三节 铁碳相图的应用
一、碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响 1.碳的质量分数对平衡组织的影响
含碳量对平衡组织的影响
铁碳合金随含碳量增高，其组织发生如下变化：
F Fe3CⅢ F P P P Fe3CⅡ P Fe3CⅡ Ld‘ Ld‘ Fe3CⅢ Ld‘
三、Fe - Fe3C 合金的相结构与性能
铁碳合金中的基本相和基本组织
1 基本组元： Fe、C 2 基本相： （1）铁素体(α或 F ) ： 定义: C在体心立方α－Fe中的间隙固
溶体 但C在α－Fe中的溶解度极小: 0.0008% (20℃) ~0.0218%
(727℃) 性能: 强硬度低(50HBS~80HBS)，
4.3%C
6.69%C Fe3C
二. Fe - Fe3C 相图的分析
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: ECF、ES(Acm)、GS(A3)、
FSK(A1)。 • 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变
反应式。 • 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
1.包晶转变反应式:
• 过共析钢 ( hypereutectoid steel )
• 共晶白口铁 ( eutectoid white iron )
• 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )
• 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )
本章重点：
（1）重要概念：铁素体 奥氏体 珠光体 莱氏体 共晶渗碳 体 共析渗碳体 二次渗碳体
（2）熟记铁碳相图，弄清重要温度与成分点、重要线意义； 铁碳合金中各种相的本质与特征；
（3）典型铁碳合金的结晶过程分析，室温平衡组织中相及 组织组成物相对量的计算；熟悉各组织特征
（4）掌握铁碳合金的成分—组织－性能之间的关系
亚共晶白口铁组织金相图
7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )
过共晶白口铁组织金相图
组织组成物: F ; P
0.77-0.45
F=
100%=43%
0.77-0.02
0.45-0.02
0.02
0.77
0.45
6.69
P=
100% = 57% P = 1 – WF = 57%
0.77-0.02
塑韧性好(ψ:70 ％～80 ％; Ak=160J )
—— 与工业纯铁同
2.奥氏体 ( A )
碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶 体。
性能 强硬度较低； 塑性较好 变形
抗力较低 易于锻压成形 顺磁性。
奥氏体组织金相图
3. 渗碳体 ( Fe3C )
铁与碳形成的金属化合物。
特点：硬度很高，很脆， 塑性几乎等于零，在钢 中起强化作用。