第二章 鐵碳相圖合金

1、第二章第二章 鐵碳合金鐵碳合金第一節(jié)第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變一一. . 金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶二二. . 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)三三. . 純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變變（一）金屬結(jié)晶的基本概念（一）金屬結(jié)晶的基本概念（二）金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象（二）金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象（三）純金屬的結(jié)晶（三）純金屬的結(jié)晶（四）金屬晶粒的大小與控制（四）金屬晶粒的大小與控制一一. . 金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶n物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為程稱為凝固凝固。n金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的過金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的過程稱為程稱為結(jié)晶結(jié)晶。n物

2、質(zhì)由一個(gè)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)物質(zhì)由一個(gè)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)相的過程稱為相的過程稱為相變相變。因而結(jié)。因而結(jié)晶過程是相變過程。晶過程是相變過程。玻璃制品玻璃制品水晶水晶（一）金屬結(jié)晶的基本概念（一）金屬結(jié)晶的基本概念（二）冷卻曲線與過冷現(xiàn)象（二）冷卻曲線與過冷現(xiàn)象1 1、冷卻曲線、冷卻曲線n金屬結(jié)晶時(shí)溫度與時(shí)間的關(guān)系金屬結(jié)晶時(shí)溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲線上水平曲線稱冷卻曲線。曲線上水平階段所對應(yīng)的溫度稱實(shí)際結(jié)晶階段所對應(yīng)的溫度稱實(shí)際結(jié)晶溫度溫度T Tn n。n曲線上水平階段是由于結(jié)晶時(shí)曲線上水平階段是由于結(jié)晶時(shí)放出結(jié)晶潛熱引起的放出結(jié)晶潛熱引起的. . 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線mn2 2、過

3、冷與過冷度、過冷與過冷度n純金屬都有一個(gè)理論結(jié)晶溫度純金屬都有一個(gè)理論結(jié)晶溫度T Tmm( (熔點(diǎn)或平衡結(jié)晶熔點(diǎn)或平衡結(jié)晶溫度溫度) )。在該溫度下。在該溫度下, , 液體和晶體處于動(dòng)平衡狀態(tài)。液體和晶體處于動(dòng)平衡狀態(tài)。n結(jié)晶只有在結(jié)晶只有在T Tmm以下的實(shí)際以下的實(shí)際 結(jié)晶溫度下才能進(jìn)行。結(jié)晶溫度下才能進(jìn)行。霧凇霧凇n液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱稱過冷過冷。n理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差晶溫度的差 T T稱稱過冷度過冷度 T= T= T Tmm T Tn nn過冷度大小與冷卻速度過冷度大小與冷卻速度有關(guān)，冷速越大，

4、過冷有關(guān)，冷速越大，過冷度越大。度越大。 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線mnTmTnT液體和晶體自由能隨溫度變化液體和晶體自由能隨溫度變化自由能與溫度的關(guān)系曲線金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件1 1、結(jié)晶的基本過程、結(jié)晶的基本過程n結(jié)晶由結(jié)晶由晶核的形成和晶核的晶核的形成和晶核的長大長大兩個(gè)基本過程組成兩個(gè)基本過程組成. .n液態(tài)金屬中存在著原子排列液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)則的小原子團(tuán)，它們時(shí)聚規(guī)則的小原子團(tuán)，它們時(shí)聚時(shí)散，稱為時(shí)散，稱為晶坯晶坯。在。在T Tmm以下以下, , 經(jīng)一段時(shí)間后經(jīng)一段時(shí)間后( (即孕育期即孕育期), ), 一些大尺寸的晶坯將會(huì)長大，一些大尺寸的晶坯將會(huì)

5、長大，稱為稱為晶核晶核。晶核半徑與晶核半徑與G關(guān)系關(guān)系（三）純金屬的結(jié)晶（三）純金屬的結(jié)晶n晶核形成后便向各方向生長，同時(shí)又有新的晶核產(chǎn)生。晶核形成后便向各方向生長，同時(shí)又有新的晶核產(chǎn)生。晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完全消失。晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完全消失。每個(gè)每個(gè)晶核最終長成一個(gè)晶粒，兩晶粒接觸后形成晶界。晶核最終長成一個(gè)晶粒，兩晶粒接觸后形成晶界。2 2、晶核的形成方式、晶核的形成方式n形核有兩種方式，即形核有兩種方式，即自發(fā)形核（均勻形核）和非自發(fā)形自發(fā)形核（均勻形核）和非自發(fā)形核（非均勻形核）核（非均勻形核）。由液體中排列規(guī)則的原子團(tuán)形成晶核稱由液體中排列規(guī)則的原子團(tuán)形成

6、晶核稱均勻形核均勻形核。以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻形核非均勻形核。非。非均勻形核更為普遍。均勻形核更為普遍。（四）金屬晶粒的大小與控制（四）金屬晶粒的大小與控制細(xì)晶強(qiáng)化：細(xì)晶強(qiáng)化：晶體中晶粒的大小，對金屬性能有很大的影響。晶體中晶粒的大小，對金屬性能有很大的影響。晶體越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械性能越好。晶體越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械性能越好。由凝固理論可知，單位體積晶粒數(shù)決定于形核率由凝固理論可知，單位體積晶粒數(shù)決定于形核率NN和長大和長大速度速度V V兩個(gè)因素。因此控制兩個(gè)因素。因此控制形核率和形核速度形核率和形核速度也就控制了

7、也就控制了晶粒的大小。晶粒的大小。 Z Z 晶粒大小的控制方法：晶粒大小的控制方法： （1 1）增加過冷度；）增加過冷度； （2 2）變質(zhì)處理；）變質(zhì)處理； （3 3）振動(dòng)、攪拌）振動(dòng)、攪拌 二二. . 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)n物質(zhì)由原子組成。物質(zhì)由原子組成。原子原子的結(jié)合方式和排列方式的結(jié)合方式和排列方式?jīng)Q定了物質(zhì)的性能。決定了物質(zhì)的性能。n原子、離子、分子之間原子、離子、分子之間的結(jié)合力稱為的結(jié)合力稱為結(jié)合鍵結(jié)合鍵。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :物質(zhì)內(nèi)部原子在物質(zhì)內(nèi)部原子在空間的分布及排列規(guī)律?？臻g的分布及排列規(guī)律。（一）晶體與非晶體（一）晶體與非晶體晶體晶體是指原子呈規(guī)則排列的固體。是指原子呈規(guī)則

8、排列的固體。常態(tài)下金屬主要以晶常態(tài)下金屬主要以晶體形式存在。體形式存在。晶體具有各向異性晶體具有各向異性。非晶體非晶體是指原子呈無序排列的固體。是指原子呈無序排列的固體。在一定條件下晶體在一定條件下晶體和非晶體可互相轉(zhuǎn)化。和非晶體可互相轉(zhuǎn)化。金屬的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)SiO2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)晶態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)（二（二) )、晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu) 晶格：晶格：用假想的直線將原子中心連接起來所形成用假想的直線將原子中心連接起來所形成的三維空間格架。的三維空間格架。直線的交點(diǎn)（原直線的交點(diǎn)（原子中心）稱子中心）稱結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)。由結(jié)點(diǎn)形成的空由結(jié)點(diǎn)形成的空間點(diǎn)的陣列稱間點(diǎn)的陣列稱空空間點(diǎn)陣。間

9、點(diǎn)陣。1 1、基本概念、基本概念 晶胞：晶胞：能代表晶格原子排列規(guī)律的最小幾何單元。能代表晶格原子排列規(guī)律的最小幾何單元。 晶系：晶系：根據(jù)晶胞參數(shù)不同，將晶體分為七種晶系。根據(jù)晶胞參數(shù)不同，將晶體分為七種晶系。90%90%以上的金屬具有立方晶系和六方晶系。以上的金屬具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：立方晶系：a a=b b=c c， = = =90=90 六方晶系：六方晶系：a a1 1=a a2 2=a a3 3 c c， = =90=90 ， =120=120 立方立方六方六方四方四方菱方菱方正交正交單斜單斜三斜三斜 晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：晶胞個(gè)邊晶胞個(gè)邊的尺寸的尺寸 a a、b b、c

10、c。各棱間的夾角用各棱間的夾角用 、 、 表示。表示。(6) (6) 原子半徑：原子半徑：晶胞中原子密度晶胞中原子密度最大方向上相鄰原子間距的一半。最大方向上相鄰原子間距的一半。(7) (7) 晶胞原子數(shù)：晶胞原子數(shù)：一個(gè)晶胞內(nèi)所一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。包含的原子數(shù)目。(8) (8) 配位數(shù)：配位數(shù)：晶格中與任一原子晶格中與任一原子距離最近且相等的原子數(shù)目。距離最近且相等的原子數(shù)目。(9)(9) 致密度：致密度：晶胞中原子本身晶胞中原子本身所所占的體積百分?jǐn)?shù)。占的體積百分?jǐn)?shù)。(5) (5) 晶格尺寸：晶格尺寸：晶格常數(shù)晶格常數(shù)2 2、典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)、典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)n金屬原子是通過正

11、離子與自金屬原子是通過正離子與自由電子的相互作用而結(jié)合的，由電子的相互作用而結(jié)合的，稱為稱為金屬鍵金屬鍵。n金屬原子趨向于緊密排列。金屬原子趨向于緊密排列。價(jià)電子云價(jià)電子云正離子正離子金屬鍵示意圖金屬鍵示意圖l具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性及金屬光澤。具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性及金屬光澤。l常見純金屬的晶格類型有常見純金屬的晶格類型有體心立方體心立方(bcc)(bcc)、面心立方、面心立方(fcc)(fcc)和密排六方和密排六方(hcp)(hcp)晶格晶格。 體體心心立立方方晶晶格格體心立方晶格的參數(shù)體心立方晶格的參數(shù)n體心立方晶格體心立方晶格原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：2 2配位數(shù)：配位數(shù)：

12、 8 8致密度：致密度：0.680.68常見金屬：常見金屬： -Fe-Fe、CrCr、WW、MoMo、V V、NbNb等等晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：a a( (a a=b b=c c) )ar43 原子半徑：原子半徑： 面面心心立立方方晶晶格格面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格的參數(shù)面心立方晶格的參數(shù) a a4 42 2r r=：原子半徑原子半徑原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：4 4配位數(shù)：配位數(shù)： 1212致密度：致密度：0.740.74常見金屬：常見金屬： -Fe-Fe、NiNi、AlAl、CuCu、PbPb、AuAu等等晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：a an面心立方晶格面心立方晶格 密排六方晶格密排六方晶格密排六

13、方晶格的參數(shù)密排六方晶格的參數(shù)a a2 21 1r r=：原子半徑原子半徑原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：6 6配位數(shù)：配位數(shù)： 1212致密度：致密度：0.740.74常見金屬：常見金屬： MgMg、ZnZn、 BeBe、CdCd等等晶格常數(shù)：底面邊長晶格常數(shù)：底面邊長 a a 和高和高 c c，c/a=1.633c/a=1.633n密排六方晶格密排六方晶格3 3、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵在固態(tài)冷卻過程中有純鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：化為：1394912 -Fe -Fe -Fe物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象稱隨溫度變

14、化的現(xiàn)象稱同同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。屬于相變屬于相變之一之一，即，即固態(tài)相變固態(tài)相變。第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織n合金合金是指在金屬中加入一種或幾是指在金屬中加入一種或幾種元素后，熔合而成為具有金屬種元素后，熔合而成為具有金屬特性的物質(zhì)。特性的物質(zhì)。n組成合金的元素可以是全部是金組成合金的元素可以是全部是金屬，也可是金屬與非金屬。屬，也可是金屬與非金屬。n組成合金的元素相互作用可形成組成合金的元素相互作用可形成不同的相不同的相。Al-Cu兩相合金兩相合金黃銅黃銅n所謂所謂相相是指金屬或合金中凡成分是指金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其它部分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其它

15、部分有界面分開的均勻組成部分。有界面分開的均勻組成部分。n顯微組織顯微組織實(shí)質(zhì)上是指在顯微鏡下實(shí)質(zhì)上是指在顯微鏡下觀察到的金屬中各相或各晶粒的觀察到的金屬中各相或各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組合。形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組合。n固態(tài)合金中的固態(tài)合金中的相分為固溶體和金相分為固溶體和金屬化合物兩類屬化合物兩類。單相單相合金合金兩相兩相合金合金一、一、 固溶體固溶體 合金中其結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)合金中其結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相稱固溶體。習(xí)慣以構(gòu)相同的固相稱固溶體。習(xí)慣以 、 、 表示表示。l與合金晶體結(jié)構(gòu)相同的元素稱與合金晶體結(jié)構(gòu)相同的元素稱溶劑溶劑。其它元素稱其它元素稱溶

16、質(zhì)溶質(zhì)。l固溶體是合金的重要組成相，實(shí)際合固溶體是合金的重要組成相，實(shí)際合金多是單相固溶體合金或以固溶體為金多是單相固溶體合金或以固溶體為基的合金?；暮辖?。l按溶質(zhì)原子所處位置分為按溶質(zhì)原子所處位置分為置換固溶體置換固溶體和間隙固溶體和間隙固溶體。Cu-NiCu-Ni置換固溶體置換固溶體Fe-CFe-C間隙固溶體間隙固溶體l溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。l溶質(zhì)原子呈無序分布的稱溶質(zhì)原子呈無序分布的稱無序固溶體無序固溶體，呈有序分布的稱，呈有序分布的稱有序有序固溶體。固溶體。黃銅置換固溶體組織黃銅置換固溶體組織（1 1）置換固溶

17、體）置換固溶體溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格間隙所形成的固溶體。溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格間隙所形成的固溶體。l形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素是是原子半徑較小的非金屬元原子半徑較小的非金屬元素，如素，如C C、NN、B B等，而溶劑等，而溶劑元素一般是過渡族元素。元素一般是過渡族元素。l形成間隙固溶體的一般規(guī)律形成間隙固溶體的一般規(guī)律為為r r質(zhì)質(zhì)/ /r r劑劑0.590.590.59時(shí)形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)間時(shí)形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物。隙化合物。n如如FeBFeB、FeFe3 3C C、CrCr2323C C6 6等。等。FeFe3 3C C稱稱滲碳體滲碳體，是鋼中重要組成相，具，是鋼中重要組成相，

18、具有復(fù)雜斜方晶格。有復(fù)雜斜方晶格。n化合物也可溶入其它元素原子，化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物為基的固溶體。形成以化合物為基的固溶體。FeFe3 3C C的晶格的晶格高溫合金中的高溫合金中的CrCr2323C C6 6第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖n鐵碳合金鐵碳合金碳鋼和碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。最廣的合金。n含碳量為含碳量為0.0218% 0.0218% 2.11%2.11%的稱鋼，的稱鋼，n含碳量為含碳量為 2.11% 2.11% 6.69%6.69%的稱鑄鐵。的稱鑄鐵。 研究研究碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、的成分、溫度、組織及性能組織及

19、性能之間之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)關(guān)系的理論基礎(chǔ)鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是研是研究鐵碳合金最基本究鐵碳合金最基本的工具。的工具。 制定熱加工、熱制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄處理、冶煉和鑄造等工藝依據(jù)造等工藝依據(jù)n鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： FeFe3 3C C、 FeFe2 2C C、 FeCFeC，它們都可以作為純組元看待。，它們都可以作為純組元看待。n含碳量大于含碳量大于FeFe3 3C C成分（成分（6.69%6.69%）時(shí)，合金太脆，）時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。已無實(shí)用價(jià)值。n實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- FeFe- Fe3 3

20、C C相圖。相圖。一、鐵碳合金的組元和相結(jié)構(gòu)一、鐵碳合金的組元和相結(jié)構(gòu)l組元：組元：FeFe、 FeFe3 3C C 鐵在固態(tài)冷卻過程中有鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：變化為：1394912 -Fe -Fe -Fe1. 1. 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(1)(1)工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵n -Fe-Fe、 -Fe-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)(BCC)， -Fe-Fe為面心立方為面心立方結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(FCC)(FCC)。都是鐵的同素異構(gòu)體。都是鐵的同素異構(gòu)體。 -Fe -Fen碳在碳在-Fe-Fe中的固溶體稱中的固溶體稱 - -鐵素體，用鐵素體，用 表示。表示。 n都

21、是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低都是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低, ,在在727727時(shí)最大為時(shí)最大為0.0218%0.0218%，室溫下僅為，室溫下僅為0.0008%0.0008%。n鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體鐵素體(2)(2)鐵素體：鐵素體：l碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶體稱中的固溶體稱鐵素體鐵素體, , 用用F F 或或 表示。表示。 (3) (3) 奧氏體奧氏體: :n碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶體稱奧氏體。用中的固溶體稱奧氏體。用A A或或 表示。表示。n是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵

22、素體是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，大，11481148時(shí)最大為時(shí)最大為2.11%2.11%。l組織為不規(guī)則多面體組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。晶粒，晶界較直。強(qiáng)強(qiáng)度低、塑性好度低、塑性好，鋼材鋼材熱加工都在熱加工都在 區(qū)進(jìn)行區(qū)進(jìn)行. .l碳鋼室溫組織中無奧碳鋼室溫組織中無奧氏體。氏體。奧氏體奧氏體(4) (4) 滲碳體：即滲碳體：即FeFe3 3C, C, 含碳含碳6.69%, 6.69%, 用用FeFe3 3C C或或C Cmm表示。表示。nFeFe3 3C C硬度高、強(qiáng)度低硬度高、強(qiáng)度低( ( b b 35MPa35MPa), ), 脆性大脆性大, , 塑性幾乎塑性幾

23、乎為零為零lFe3C是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：條件下可發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 該反應(yīng)該反應(yīng)對鑄鐵有重要意義。對鑄鐵有重要意義。l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很中的溶解度很小，因而小，因而常溫下碳在鐵碳合常溫下碳在鐵碳合金中主要以金中主要以Fe3C或或石墨石墨的形的形式存在式存在。 鑄鐵中的石墨鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體鋼中的滲碳體二、鐵碳合金相圖的分析二、鐵碳合金相圖的分析n 特征點(diǎn)特征點(diǎn) LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + n 三個(gè)三相區(qū)：即三個(gè)三相區(qū)：即HJB (L+HJB (L+ + + ) )、ECF(L+ECF

24、(L+ + Fe+ Fe3 3C)C)、PSK(PSK( + + + Fe+ Fe3 3C)C)三條水平線。三條水平線。 2. 2. 相區(qū)相區(qū)l 五個(gè)單相區(qū)：五個(gè)單相區(qū)： L L、 、 、 、FeFe3 3C C l 七個(gè)兩相區(qū)七個(gè)兩相區(qū): : L+L+ 、L+L+ 、L+FeL+Fe3 3C C、 + + 、 +Fe+Fe3 3C C、 + + 、 +Fe+Fe3 3C C 3. 3. 特征線特征線 液相線液相線ABCDABCD， 固相線固相線AHJECFD AHJECFD 三條水平線：三條水平線：nHJBHJB：包晶線：包晶線L LB B+ +H H J J nECFECF：共晶線：共晶線

25、L LC C E E+Fe+Fe3 3C Cn共晶產(chǎn)物是共晶產(chǎn)物是 與與FeFe3 3C C的機(jī)械混合的機(jī)械混合物，稱作萊氏體物，稱作萊氏體, , 用用LdLd表示表示。為。為蜂窩狀蜂窩狀, , 以以FeFe3 3C C為基，性能硬而為基，性能硬而脆。脆。萊氏體萊氏體nPSKPSK：共析線：共析線 S S F FP P+ Fe+ Fe3 3C Cn共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是 與與FeFe3 3C C的機(jī)械混合物，稱的機(jī)械混合物，稱作珠光體，用作珠光體，用P P表示。表示。珠光體珠光體L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3Cl珠光體的組織特點(diǎn)是珠光體的組織特點(diǎn)是兩相呈片

26、層相間分布兩相呈片層相間分布, ,性能介于兩相之間。性能介于兩相之間。 PSKPSK線又稱線又稱A A1 1線線 。 其它相線其它相線nGS,GPGS,GP 固溶體固溶體轉(zhuǎn)變線轉(zhuǎn)變線, GS, GS又稱又稱A A3 3 線。線。nHN,JNHN,JN 固溶體固溶體轉(zhuǎn)變線，轉(zhuǎn)變線，nESES碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶中的固溶線。又稱線。又稱A Ac mc m線。線。nPQPQ碳在碳在 -Fe-Fe中的固中的固溶線。溶線。三、典型合金的平衡結(jié)晶過程三、典型合金的平衡結(jié)晶過程 鋼鋼(0.02182.11%C)(0.02182.11%C)高溫組織為單相高溫組織為單相 亞共析鋼亞共析鋼 (0.021

27、80.77%C)(0.02180.77%C) 共析鋼共析鋼 (0.77%C)(0.77%C) 過共析鋼過共析鋼 (0.772.11%C)(0.772.11%C)鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類： 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵(0.0218% C) (0.0218% C) 組織為單相鐵素體。組織為單相鐵素體。亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵過共晶白口鐵亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 白口鑄鐵白口鑄鐵 (2.116.69%C)(2.116.69%C) 鑄造性能好鑄造性能好, , 硬而脆硬而脆 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄

28、鐵 (2.114.3%C)(2.114.3%C) 共 晶 白 口 鑄 鐵共 晶 白 口 鑄 鐵(4.3%C)(4.3%C) 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 (4.36.69%C)(4.36.69%C) 共析鋼的結(jié)晶過程共析鋼的結(jié)晶過程 l合金液體在合金液體在1-2點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)?。到到S點(diǎn)發(fā)生共點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變：析轉(zhuǎn)變： S P+Fe3C, 全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿哭D(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。珠光體。n共析鋼的結(jié)晶過程共析鋼的結(jié)晶過程 亞共析鋼的結(jié)晶過程亞共析鋼的結(jié)晶過程n0.090.53%C0.090.53%C亞共析鋼亞共析鋼冷卻時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)冷卻時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng). .n以以0.45%C0.45%C的鋼為例的鋼為例n合金在合金在4 4點(diǎn)以前通過點(diǎn)以前通過勻晶勻晶包晶包晶勻晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯蚓Х磻?yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)?。到到4 4點(diǎn)，由點(diǎn)，由 中析出中析出 。到。到5 5點(diǎn)點(diǎn), , 成分沿成分沿GSGS線變到線變到S S點(diǎn)，點(diǎn)， 發(fā)發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，。溫度繼續(xù)下降， 中析出中析出FeFe3 3C C，由于與共析，由于與共析FeFe3 3C C結(jié)合結(jié)合, , 且量少且量少, , 忽略不計(jì)忽略不計(jì). . 亞共析鋼的結(jié)晶過程亞共析鋼的結(jié)晶過程 過共析鋼的結(jié)晶過程過共析鋼的結(jié)晶過程 n合金在合金在1212點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?, , 到到3