鐵碳合金的結(jié)構(gòu)及其相圖

1、鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相和組織組成純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬的多晶型性（同素異構(gòu)現(xiàn)象）金屬的多晶型性（同素異構(gòu)現(xiàn)象）多晶型轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）多晶型轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1394 912 -Fe-Fe -Fe-Fe-Fe-Febccbccfccfccbccbcc 符合形核、長大的結(jié)晶規(guī)律符合形核、長大的結(jié)晶規(guī)律固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力范圍內(nèi)，具有二種或二種以上范圍內(nèi)，具有二種或二種以上晶格結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象晶格結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象 轉(zhuǎn)變過程恒溫、可逆轉(zhuǎn)變過程恒溫、可逆純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 純鐵的

2、成分及性能純鐵的成分及性能純鐵（工業(yè)純鐵）純鐵（工業(yè)純鐵）：含雜質(zhì)0.10%0.20%性能及組織：性能及組織： b b=180=180230MPa230MPa 0.20.2=100=100170MPa170MPa =30%=30%50%50% =70%=70%80%80% A Ak k=128=128160J160J HBS=50HBS=508080鐵素體鐵素體（F F 或或）：碳溶于-Fe-Fe中所形成的間隙固溶體 晶格結(jié)構(gòu)：晶格結(jié)構(gòu)：bccbcc 最大溶解度：最大溶解度：0.02%0.02%（727727） 性能性能： b b=180=180230MPa230MPa 0.20.2=100=

3、100170MPa170MPa HBS=50HBS=508080 =30%=30%50%50% =70%=70%80%80% a ak k=160=160200J/cm200J/cm2 2-鐵素體鐵素體：碳溶于-Fe-Fe中所形成的間隙固溶體 最大溶解度：0.09%0.09%（14951495） 奧氏體（奧氏體（A A 或或）：）：碳溶于-Fe-Fe中所形成的間隙固溶體晶格結(jié)構(gòu)：晶格結(jié)構(gòu)：fccfcc 最大溶解度：最大溶解度：2.11%2.11%（11481148）（高溫組織） 性能：性能： b400MPa HBS=170220 =40%50% 高塑性、無磁高塑性、無磁 滲碳體（滲碳體（FeF

4、e3 3CC）：）：Fe 與 C 所形成的金屬化合物金屬化合物 晶格結(jié)構(gòu)：晶格結(jié)構(gòu)：復(fù)雜正交 性能：性能：b30MPa HBS=800 0 0 硬而脆硬而脆（耐磨性好） 亞穩(wěn)定：亞穩(wěn)定： Fe3C 3Fe+C（石墨） 合金滲碳體：合金滲碳體： (Fe、Me)3C Fe3(C、N)或 Fe3(C、B) 石墨石墨 晶格結(jié)構(gòu)：晶格結(jié)構(gòu)：簡單六方 性能性能: : 加工性能 機(jī)械性能高溫 珠光體（珠光體（P P）F與 Fe3C 所形成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物（平均含碳量：0.77%0.77%）性能：性能： b b750MPa750MPa HBS=180HBS=180 20%20%25%25% a ak k

5、=30=3040J/cm40J/cm2 2 綜合性能綜合性能萊氏體（萊氏體（ ）A與 Fe3C 所形成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物（平均含碳量：4.3%4.3%）性能：性能：硬而脆eeddLLLL、ABCDFENGPSKQJHA(A() )L LF(F() )Fe-FeFe-Fe3 3C C 亞穩(wěn)平衡相圖亞穩(wěn)平衡相圖T()T()wC（%）FeFeFeFe3 3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF3 4+2個單相區(qū)個單相區(qū) 7個雙相區(qū)個雙相區(qū)相相區(qū)區(qū)6.69%ABCDFENGPSKQJH11487271495ALFwC（%）FeFeFeFe3 3C CH：0.09%1495J：0.17%1

6、495B：0.53%14952.11%4.3%6.69%0.77%0.02%0.0008%包晶反應(yīng)包晶反應(yīng)( (0.09 0.09 0.530.53) )共晶反應(yīng)共晶反應(yīng)( (2.11 2.11 6.696.69) )共析反應(yīng)共析反應(yīng)( (0.02 0.02 6.696.69) )17. 0149509. 053. 01495ALALJHBCFeALCFeALEC311. 211483 . 431148 CFeFACFeFAPS30218. 072777. 03727 dLP基本轉(zhuǎn)變基本轉(zhuǎn)變鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析ABCDFENGPSKQJH11487271495ALFwC（%）FeF

7、eFeFe3 3C C153812279122.11%6.69%0.02%0.0008%1394A A Fe Fe 熔點熔點D D Fe Fe3 3C C 熔點熔點N N 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點G G 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點H H c c在在 最大溶解度點最大溶解度點E E c c在在 A 最大溶解度點最大溶解度點P P c c在在 F 最大溶解度點最大溶解度點Q Q c c在在 F 中中室溫室溫溶解度點溶解度點鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析J包晶點包晶點C共晶點共晶點S共析點共析點重要點重要點ABCDFENGPSKQJH11487271495ALFwC（%）FeFeFeFe3

8、3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF3132一次滲碳體一次滲碳體FeFe3 3C CABCDABCDAHJECFAHJECFCDCD液相線的一部分液相線的一部分CFeL3%3 . 4L1148dLL 固固相線相線液液相線相線T鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析HJB包晶線包晶線ECD共晶線共晶線PSK共析線共析線重要線重要線ABCDFENGPSKQJH11487271495ALFwC（%）FeFeFeFe3 3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF3A3AcmGSGS（A A3 3）F和A兩相平衡線Fe3C和A兩相平衡線C 在 A 溶解度曲線1148，AE = = A2.

9、11TAX+ +FeFe3 3C C727AS= =A0.77P二次滲碳體二次滲碳體 FeFe3 3C C鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析重要線重要線ESES（A Acmcm）PSKPSK（A A1 1）A1ABCDFENGPSKQJH11487271495ALFwC（%）FeFeFeFe3 3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF3A3Acm ？ FeFe3 3C C、FeFe3 3C C、 FeFe3 3C C 有何異同有何異同F(xiàn)eFe3 3C C和和F兩相平衡線兩相平衡線C C 在在 F 溶解度曲線溶解度曲線727，F(xiàn)P = = F0.0218TFX+ +FeFe3 3C C室

10、溫室溫FQ= =F0.0008三次滲碳體三次滲碳體 FeFe3 3C CPQPQ鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析重要線重要線A1ABCDFENGPSKQJH1148727ALFwC（%）FeFeFeFe3 3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF3A3AcmA1dLdLECFECF共晶線共晶線CFeALCFeALEC311. 211483 . 431148 dLTAX+ +FeFe3 3C CCFe3A0.77+ +FeFe3 3C C727CFe3P+ +FeFe3 3C CCFe3dL鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析重要線重要線2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%工工

11、業(yè)業(yè)純純鐵鐵共共析析鋼鋼亞亞共共析析鋼鋼過過共共析析鋼鋼亞亞共共晶晶白白口口鐵鐵過過共共晶晶白白口口鐵鐵共共晶晶白白口口鐵鐵鋼鋼鑄鐵鑄鐵ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%共析鋼共析鋼wwc c =0.77% =0.77%ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%1320鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析共析鋼共析鋼wwc c =0.77% =0.77%室溫平衡組織室溫平衡組織: :100% P100% P（F F和和FeFe3 3C C）組成相的

12、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： %12%881%88%10002. 069. 677. 069. 6(%)3CFeF鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%亞共析鋼亞共析鋼0.0218% w0.0218% wc c 0.77% 0.77%13204鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析0.20%C0.20%C組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：組成相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：室溫平衡組織室溫平衡組織: :F+PF+P，其相對量為：，其相對量為：0.40%C0.40%C %49%511%51%10002.

13、 077. 002. 04 . 0(%)FP %6%961%94%10002. 069. 64 . 069. 6(%)3CFeF亞共析鋼亞共析鋼0.0218% w0.0218% wc c 0.77% 0.77%鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%1320過共析鋼過共析鋼0.077% w0.077% wc c 2.11% 2.11%4鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析硝酸酒精侵蝕苦味酸侵蝕室溫平衡組織室溫平衡組織: :P+ FeP+ Fe3 3C C ，其相對量為：，其相

14、對量為： %93%71%7%10077. 069. 60.771.2(%)3PCFe過共析鋼過共析鋼0.077% w0.077% wc c 2.11% 2.11%鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%120共晶白口鐵共晶白口鐵wwc c=4.3%=4.3%鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析共晶白口鐵共晶白口鐵wwc c=4.3%=4.3%室溫平衡組織室溫平衡組織: :100%100%dL鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKJHALFFeFeF

15、eFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%130亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵2.11% w2.11% wc c 4.3% 4.3%24鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵2.11% w2.11% wc c 4.3% 4.3%室溫平衡組織室溫平衡組織: :dL鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKJHALFFeFeFeFe3 3C C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%13024過共晶白口鐵過共晶白口鐵4.3% w4.3% wc c 6.69% 6.69%鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析過共晶

16、白口鐵過共晶白口鐵4.3% w4.3% wc c 6.69% 6.69%室溫平衡組織室溫平衡組織: : + Fe+ Fe3 3C CdL鐵碳合金的結(jié)晶過程分析鐵碳合金的結(jié)晶過程分析ABCDFENGPSKQJHALFFeFeFeFe3 3C CLAL ACFeL3AFCFeA3CFeF3CFeP3dLCFeP3dLCFeA3CFeLd3CFeLd3FPPdLdL 鐵碳合金平衡組織鐵碳合金平衡組織含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響相組成物相對量相組成物相對量組織組成物相對量組織組成物相對量dLCFeA3dLCFe3dLdL項目 碳鋼 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼含碳量0.02%0.77% 0.77% 0.77% 2.11%各種組織的相對量工藝性能力學(xué)性能應(yīng)用結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)用鋼工具用鋼工具用鋼CFe3FP切削性能切削性能焊接性能焊接性能鑄造性能鑄造性能鍛造性能鍛造性能強(qiáng)度強(qiáng)度塑性塑性硬度硬度韌性韌性 鋼的成分、組織與性能之間的關(guān)系鋼的成分、組織與