第2章 二元合金相圖與鐵碳合金相圖

1、機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 概概 論論 Introduction to mechanical engineering 張力菠張力菠南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院第第2章章2第第2章章3基本概念基本概念二元合金相圖二元合金相圖：表示表示二元合金系二元合金系中不同成分的合金在中不同成分的合金在溫度極緩慢變溫度極緩慢變化化條件下，各不同溫度下條件下，各不同溫度下相組成相組成和和相變化相變化的的圖圖；二元合金系二元合金系：由某兩種元素組成的各種不同成分合金的由某兩種元素組成的各種不同成分合金的總和總和；合金相圖是制定鑄造、鍛造、熱處理等工藝的重要合金相圖是制定鑄造、鍛造、熱處

2、理等工藝的重要依據(jù)，也是研究合金組織、組織轉(zhuǎn)變及合金性能的依據(jù)，也是研究合金組織、組織轉(zhuǎn)變及合金性能的有力工具。有力工具。指極緩慢的冷卻或加熱，此時(shí)發(fā)生相變，原子可進(jìn)行指極緩慢的冷卻或加熱，此時(shí)發(fā)生相變，原子可進(jìn)行充分的擴(kuò)散，得到的組織是穩(wěn)定或平衡的，這種極緩充分的擴(kuò)散，得到的組織是穩(wěn)定或平衡的，這種極緩慢冷卻或加熱，使原子能夠進(jìn)行充分?jǐn)U散的狀態(tài)叫慢冷卻或加熱，使原子能夠進(jìn)行充分?jǐn)U散的狀態(tài)叫平平衡狀態(tài)衡狀態(tài)。第第2章章4相圖的建立相圖的建立所有的合金相圖都是通過所有的合金相圖都是通過實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法得到的，一般是利用合金相變時(shí)產(chǎn)得到的，一般是利用合金相變時(shí)產(chǎn)生的各種變化測(cè)定相變點(diǎn)，繪制合金相圖

3、；生的各種變化測(cè)定相變點(diǎn)，繪制合金相圖；建立方法建立方法：以銅鎳合金為例，總共包括以下四步：以銅鎳合金為例，總共包括以下四步：常用常用熱分析法熱分析法和和金相法金相法；建立步驟建立步驟：第第2章章5Cu-Ni合金相圖的合金相圖的建立步驟建立步驟：配制不同成分的配制不同成分的Cu-Ni合金，見表；合金，見表；作出每種合金的冷卻曲線，并找出其相變溫度，即各曲線上作出每種合金的冷卻曲線，并找出其相變溫度，即各曲線上開始和終止結(jié)晶溫度即開始和終止結(jié)晶溫度即臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)，見表；，見表；畫出溫度畫出溫度-成分坐標(biāo)系，在各成分垂線上標(biāo)出臨界點(diǎn)溫度；成分坐標(biāo)系，在各成分垂線上標(biāo)出臨界點(diǎn)溫度；連接臨界點(diǎn)中連接臨

4、界點(diǎn)中物理意義相同物理意義相同的點(diǎn)，即得的點(diǎn)，即得Cu-Ni合金相圖合金相圖。合金編號(hào)合金編號(hào)成分（）成分（）結(jié)晶溫度（結(jié)晶溫度（ ）CuNi開始開始結(jié)束結(jié)束100806040200020406080100108311701260134714101452108311381200128513821452相圖的建立相圖的建立第第2章章6相圖的建立相圖的建立第第2章章7Cu-Ni合金相圖的合金相圖的解讀解讀：相圖的建立相圖的建立第一個(gè)點(diǎn)第一個(gè)點(diǎn)A、第二個(gè)點(diǎn)、第二個(gè)點(diǎn)B分別為分別為Cu、Ni的的熔點(diǎn)熔點(diǎn)；各結(jié)晶開始溫度連線為各結(jié)晶開始溫度連線為液相線液相線，該線以上為，該線以上為液相區(qū)液相區(qū)，L ；各

5、結(jié)晶終止溫度連線為各結(jié)晶終止溫度連線為固相線固相線，該線以下為，該線以下為固相區(qū)固相區(qū)，；固、液相線之間的區(qū)域固液相并存，即固、液相線之間的區(qū)域固液相并存，即雙相區(qū)雙相區(qū)，L +；雙相區(qū)說明雙相區(qū)說明Cu-Ni合金合金的結(jié)晶是在一個(gè)的結(jié)晶是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，這進(jìn)行的，這一點(diǎn)與一點(diǎn)與純金屬純金屬的結(jié)晶有所區(qū)別。的結(jié)晶有所區(qū)別。第第2章章8Cu-Ni合金相圖是最簡(jiǎn)單的二元合金相圖，通常合金的相圖都很復(fù)雜，合金相圖是最簡(jiǎn)單的二元合金相圖，通常合金的相圖都很復(fù)雜，但都是由幾種但都是由幾種基本相圖基本相圖組合而成：組合而成：二元?jiǎng)蚓鄨D二元?jiǎng)蚓鄨D二元共晶相圖二元共晶相圖二元共析相圖二元

6、共析相圖種類種類：第第2章章9勻晶相圖勻晶相圖概念概念：二元合金系中二組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶所構(gòu)成的相二元合金系中二組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶所構(gòu)成的相圖，即圖，即二元?jiǎng)蚓鄨D二元?jiǎng)蚓鄨D；例例具有二元?jiǎng)蚓鄨D的合金系主要有：具有二元?jiǎng)蚓鄨D的合金系主要有：Cu-Ni、Cu-Au、Fe-Ni、W-Mo等；等；以以Cu-Ni合金為例，來分析具有合金為例，來分析具有二元?jiǎng)蚓鄨D二元?jiǎng)蚓鄨D的二元合金系的二元合金系的結(jié)晶過程與產(chǎn)物。的結(jié)晶過程與產(chǎn)物。第第2章章10勻晶相圖勻晶相圖第第2章章11從二元合金相圖中的從二元合金相圖中的雙相區(qū)雙相區(qū)，不僅可知道兩相的成分，不僅可知道兩相的成分，還可得

7、知兩相的還可得知兩相的相對(duì)重量相對(duì)重量；杠桿定律杠桿定律：研究表明，固液二相的相對(duì)量關(guān)系，如同力學(xué)中的杠桿研究表明，固液二相的相對(duì)量關(guān)系，如同力學(xué)中的杠桿定律，因此可得二元合金相平衡計(jì)算的定律，因此可得二元合金相平衡計(jì)算的杠桿定律杠桿定律；注！注！杠桿定律只適用于杠桿定律只適用于兩相平衡區(qū)兩相平衡區(qū)中，中，兩平衡相的相對(duì)含量?jī)善胶庀嗟南鄬?duì)含量計(jì)算！計(jì)算！勻晶相圖勻晶相圖第第2章章12勻晶相圖勻晶相圖第第2章章13勻晶相圖勻晶相圖第第2章章14共晶相圖共晶相圖概念概念：兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，固態(tài)時(shí)有限溶解，結(jié)晶時(shí)發(fā)生兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，固態(tài)時(shí)有限溶解，結(jié)晶時(shí)發(fā)生共共晶轉(zhuǎn)變晶轉(zhuǎn)變，形成兩相機(jī)

8、械混合物的相圖，即，形成兩相機(jī)械混合物的相圖，即共晶相圖共晶相圖；一定成分的液相，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分不同的兩一定成分的液相，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分不同的兩種固相的轉(zhuǎn)變種固相的轉(zhuǎn)變 ，即，即共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變；例例Pb-Sn、Pb-Sb、Cu-Ag等合金系具有二元共晶相圖；等合金系具有二元共晶相圖；以以Pb-Sn合金為例，來分析具有合金為例，來分析具有二元共晶相圖二元共晶相圖的二元合的二元合金系的結(jié)晶過程與產(chǎn)物。金系的結(jié)晶過程與產(chǎn)物。第第2章章15Pb-Sn二元合金（共晶）相圖二元合金（共晶）相圖共晶相圖共晶相圖第第2章章16Pb-Sn相圖分析相圖分析：e點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)；

9、ced線稱為線稱為共晶線共晶線；對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)的合金稱為的合金稱為共晶合金共晶合金；成分位于成分位于ce之間的合金稱為之間的合金稱為亞共晶合金亞共晶合金；成分位于成分位于ed之間的合金稱為之間的合金稱為過共晶合金過共晶合金。共晶相圖共晶相圖第第2章章17共析相圖共析相圖概念概念：從一個(gè)固相中同時(shí)析出從一個(gè)固相中同時(shí)析出成分和晶體結(jié)構(gòu)完全不成分和晶體結(jié)構(gòu)完全不同的兩種新固相的轉(zhuǎn)變同的兩種新固相的轉(zhuǎn)變過程（過程（共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變）的相）的相圖圖 ，即，即共析相圖共析相圖。第第2章章18解讀解讀：圖中圖中A、B為兩組元，合金結(jié)晶后得到為兩組元，合金結(jié)晶后得到固溶體，固溶體，c固溶體在恒固溶

10、體在恒溫下進(jìn)行溫下進(jìn)行共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變：c點(diǎn)為點(diǎn)為共析點(diǎn)共析點(diǎn)， dce為為共析線共析線，對(duì)應(yīng)的溫度為，對(duì)應(yīng)的溫度為共析溫度共析溫度； (d + e ) 稱為稱為共析體共析體；cd + e 共析轉(zhuǎn)變?cè)诠虘B(tài)下進(jìn)行，轉(zhuǎn)變溫度較低，原子擴(kuò)散困難，故共析轉(zhuǎn)變?cè)诠虘B(tài)下進(jìn)行，轉(zhuǎn)變溫度較低，原子擴(kuò)散困難，故過冷度較大，與共晶體相比，共析體組織較細(xì)小且均勻。過冷度較大，與共晶體相比，共析體組織較細(xì)小且均勻。特點(diǎn)特點(diǎn)：共析相圖共析相圖第第2章章19鐵碳合金鐵碳合金：主要成員是主要成員是碳鋼碳鋼與與鑄鐵鑄鐵；鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖：研究極緩慢冷卻或加熱條件下，鐵碳合金的成分、研究極緩慢冷卻或加熱條件下，鐵碳合金

11、的成分、組織與性能之間關(guān)系及其變化規(guī)律的組織與性能之間關(guān)系及其變化規(guī)律的圖形圖形。都是以都是以鐵鐵和和碳碳為基本元素的為基本元素的合金，其合金，其機(jī)械、工藝性能優(yōu)機(jī)械、工藝性能優(yōu)良，故應(yīng)用廣泛；良，故應(yīng)用廣泛；改變改變化學(xué)成分化學(xué)成分和和工藝條件工藝條件（溫度、冷卻速度等），可獲（溫度、冷卻速度等），可獲得不同的組織和性能，以滿足多種需要。得不同的組織和性能，以滿足多種需要。第第2章章20鐵碳相圖的研究范圍鐵碳相圖的研究范圍：C5的鐵碳合金太脆，無實(shí)用價(jià)值，故實(shí)際使用的鐵碳合金太脆，無實(shí)用價(jià)值，故實(shí)際使用C5%！有實(shí)用價(jià)值部分，即有實(shí)用價(jià)值部分，即C6.69%的的Fe-Fe3C相圖，故所研究的

12、鐵碳合金基本組元是相圖，故所研究的鐵碳合金基本組元是Fe與與Fe3C，屬二元合金。，屬二元合金。按按含碳量含碳量不同，可形成三種：不同，可形成三種：含碳量含碳量6.69%，形成，形成Fe3C含碳量含碳量6.69%，隨含碳量增加形成，隨含碳量增加形成 Fe2C + FeC鐵碳形成的化合物鐵碳形成的化合物：第第2章章21基本相及組織基本相及組織因因鐵素體鐵素體與與滲碳體滲碳體相對(duì)數(shù)量及其分布狀態(tài)的不相對(duì)數(shù)量及其分布狀態(tài)的不同又可形成鐵碳合金中兩個(gè)基本組織：同又可形成鐵碳合金中兩個(gè)基本組織：由于鐵與碳相互作用的不同，鐵碳合金在固態(tài)下的由于鐵與碳相互作用的不同，鐵碳合金在固態(tài)下的基本相基本相分為分為固

13、溶固溶體體與與金屬化合物金屬化合物兩類：兩類：屬金屬化合物的基本相：屬金屬化合物的基本相：屬于固溶體的基本相，包括兩種：屬于固溶體的基本相，包括兩種：鐵素體鐵素體奧氏體奧氏體滲碳體滲碳體珠光體珠光體萊氏體萊氏體固態(tài)相中還有一種固態(tài)相中還有一種相相，但其對(duì)性能影響不大，故一般不，但其對(duì)性能影響不大，故一般不做考慮做考慮。第第2章章22基本相及組織基本相及組織鐵素體鐵素體：碳在碳在-Fe中的間隙固溶體，中的間隙固溶體，F(xiàn)或或；鐵素體為鐵素體為體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu)；-Fe的溶碳量很小，的溶碳量很小，727時(shí)碳溶解度最大為時(shí)碳溶解度最大為0.02%，室，室溫時(shí)只有溫時(shí)只有0.008%；F強(qiáng)度、硬度

14、很低，塑性、韌性很高，與工業(yè)純鐵相近；強(qiáng)度、硬度很低，塑性、韌性很高，與工業(yè)純鐵相近；F很少單獨(dú)用作工程材料，是碳鋼的基體相。很少單獨(dú)用作工程材料，是碳鋼的基體相。第第2章章23鐵素體的顯微組織鐵素體的顯微組織基本相及組織基本相及組織第第2章章24奧氏體奧氏體：碳在碳在 -Fe中的間隙固溶體，中的間隙固溶體，A；奧氏體為奧氏體為面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)；-Fe 溶碳能力較強(qiáng)，溶碳能力較強(qiáng)，1148時(shí)碳溶解度最大時(shí)碳溶解度最大2.11%；奧氏體強(qiáng)度、硬度低，而塑性高，適合壓力加工成型；奧氏體強(qiáng)度、硬度低，而塑性高，適合壓力加工成型；奧氏體奧氏體存在的溫度較高，存在的溫度較高，727 以上，是鐵碳

15、合金一個(gè)重以上，是鐵碳合金一個(gè)重要的要的高溫相高溫相；基本相及組織基本相及組織第第2章章25奧氏體的顯微組織奧氏體的顯微組織基本相及組織基本相及組織第第2章章26滲碳體滲碳體：鐵和鐵和6. 69%碳組成的金屬化合物碳組成的金屬化合物Fe3C，有時(shí)用，有時(shí)用cm表示；表示；滲碳體熔點(diǎn)為滲碳體熔點(diǎn)為1227；具有具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，成分固定；，成分固定；F3C復(fù)雜晶格復(fù)雜晶格Fe3C是是亞穩(wěn)定相亞穩(wěn)定相，一定條件下可分解成，一定條件下可分解成F和和石墨石墨G：性質(zhì)硬而脆，是鐵碳合金的重要性質(zhì)硬而脆，是鐵碳合金的重要強(qiáng)化相強(qiáng)化相；F3CF + G基本相及組織基本相及組織第第2章章27珠

16、光體珠光體：鐵素體和滲碳體的混合物，鐵素體和滲碳體的混合物， P ；此轉(zhuǎn)變?cè)诠虘B(tài)下，從單相固溶體此轉(zhuǎn)變?cè)诠虘B(tài)下，從單相固溶體A中同時(shí)析出兩個(gè)互不相中同時(shí)析出兩個(gè)互不相溶的固相（溶的固相（F和和Fe3C）組成的混臺(tái)物，即）組成的混臺(tái)物，即共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變；珠光體加熱至共析溫度，它也會(huì)轉(zhuǎn)變成奧氏體。珠光體加熱至共析溫度，它也會(huì)轉(zhuǎn)變成奧氏體。相應(yīng)溫度和成分稱相應(yīng)溫度和成分稱共析溫度共析溫度、共析成分共析成分，產(chǎn)物稱，產(chǎn)物稱共析體共析體；珠光體是含碳為珠光體是含碳為0.77%的奧氏體在的奧氏體在727時(shí)分解的產(chǎn)物：時(shí)分解的產(chǎn)物：AP（F + F3C）727基本相及組織基本相及組織第第2章章28萊氏體萊

17、氏體：含碳含碳4.3%的鐵碳合金，的鐵碳合金，1148時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，液態(tài)合金時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，液態(tài)合金中直接結(jié)晶出中直接結(jié)晶出A和和Fe3C的混合物，即的混合物，即萊氏體萊氏體，Ld ；共晶萊氏體性質(zhì)共晶萊氏體性質(zhì)硬硬而而脆脆，是，是生鐵生鐵的基本組織。的基本組織。降至共析溫度，降至共析溫度，Ld中的中的A共析分解，轉(zhuǎn)變成共析分解，轉(zhuǎn)變成P，故在共析溫，故在共析溫度下，共晶度下，共晶Ld由由P和和Fe3C組成，即組成，即低溫萊氏體低溫萊氏體，Ld基本相及組織基本相及組織第第2章章29相圖分析相圖分析鐵碳合金相圖的研究始于鐵碳合金相圖的研究始于1868年，已一百多年，對(duì)零件的選材、加年，已一百多

18、年，對(duì)零件的選材、加工工藝的制定具有重要的指導(dǎo)意義；工工藝的制定具有重要的指導(dǎo)意義；鐵碳合金相圖（鐵碳合金相圖（Fe - Fe3C相圖）相圖）如下圖，圖中不加括號(hào)部分為如下圖，圖中不加括號(hào)部分為相組相組成物成物，加括號(hào)部分為，加括號(hào)部分為組織組成物組織組成物；Fe-Fe3C相圖表示鐵碳合金系中不同碳含量的合金在冷卻過程中發(fā)生相圖表示鐵碳合金系中不同碳含量的合金在冷卻過程中發(fā)生的的相變相變，各溫度下合金的，各溫度下合金的相組成物相組成物和和組織組成物組織組成物，可由合金的室溫，可由合金的室溫組織了解其力學(xué)性能，確定應(yīng)用范圍。組織了解其力學(xué)性能，確定應(yīng)用范圍。第第2章章30相圖分析相圖分析第第2章

19、章31Fe Fe3C 合金相圖合金相圖相圖分析相圖分析第第2章章32Fe-Fe3C合金合金相圖包含三個(gè)基本組成部分：相圖包含三個(gè)基本組成部分：包晶是由包晶是由 L相相和一種固相轉(zhuǎn)和一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固變?yōu)榱硪环N固相，主要是合相，主要是合金中金中高溫相高溫相的的變化，應(yīng)用很變化，應(yīng)用很少。少。共晶部分共晶部分共析部分共析部分包晶部分包晶部分 液體液體奧氏體奧氏體-鐵鐵奧奧+L+L + 相圖分析相圖分析第第2章章331148相圖分析相圖分析共晶部分共晶部分第第2章章34ECF為為共晶線共晶線，C點(diǎn)點(diǎn)共共晶點(diǎn)晶點(diǎn)，共晶成分共晶成分含碳含碳4.3%，共晶溫度共晶溫度1148，共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變?yōu)椋簽椋?/p>

20、E點(diǎn)點(diǎn)以左的合金結(jié)晶后得到以左的合金結(jié)晶后得到單相單相A；LA + Fe3C即液相結(jié)晶出即液相結(jié)晶出萊氏體萊氏體LdE點(diǎn)點(diǎn)是是奧氏體奧氏體的最大溶解點(diǎn)；的最大溶解點(diǎn)；相圖分析相圖分析共晶部分共晶部分E點(diǎn)點(diǎn)也是也是鋼鋼和和鑄鐵鑄鐵的分界點(diǎn)：的分界點(diǎn)：鋼鋼含碳量含碳量2.11%；2.11%鑄鐵鑄鐵含碳量含碳量 6.69%。第第2章章35相圖分析相圖分析共析部分共析部分727第第2章章36S點(diǎn)點(diǎn)為為共析點(diǎn)共析點(diǎn)，共析成分共析成分為為0.77%C，共析溫度共析溫度為為727，共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變?yōu)椋簽椋篜SK為為共析線共析線，稱為，稱為A1線線；AF + Fe3C即即奧氏體奧氏體析出析出珠光體珠光體PES

21、是碳在奧氏體中的是碳在奧氏體中的溶解度曲線溶解度曲線，記，記Acm；GS是合金冷卻時(shí)是合金冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镕的開始線，加熱時(shí)的開始線，加熱時(shí)F轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)锳的終止溫度線，的終止溫度線，記記A3；常記常記Acm，低于此溫，奧氏體中將析出滲碳體，稱，低于此溫，奧氏體中將析出滲碳體，稱二次滲碳體二次滲碳體，F(xiàn)e3CII，以區(qū)別于從液體中經(jīng)以區(qū)別于從液體中經(jīng)CD線結(jié)晶出的線結(jié)晶出的一次滲碳體一次滲碳體，F(xiàn)e3CI 。相圖分析相圖分析共析部分共析部分第第2章章37相圖分析相圖分析第第2章章38典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程鐵碳合金按含碳量的不同，從相圖上可以分為鐵碳合金按含碳量的不

22、同，從相圖上可以分為工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵、碳鋼碳鋼及及白白口鑄鐵口鑄鐵三類，而后兩種中又有更細(xì)的劃分：三類，而后兩種中又有更細(xì)的劃分：鐵碳合金：鐵碳合金：工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵碳鋼碳鋼白口鑄鐵白口鑄鐵 共析鋼共析鋼亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 第第2章章39 類類 別別 含含 碳碳 量量 () 組組 織織 工工 業(yè)業(yè) 純純 鐵鐵 0.0218 F 碳碳 鋼鋼 亞共析鋼亞共析鋼 0.02180.77 F+P 共共 析析 鋼鋼 0.77 P 過共析鋼過共析鋼 0.772.11 P+ Fe3C 白口鑄鐵白口鑄鐵亞共晶自口鐵亞

23、共晶自口鐵 2.11 4.3 P+ Fe3CLd 共晶白口鐵共晶白口鐵 4.3 L d過共晶白口鐵過共晶白口鐵 4.36.69 L d Fe3C典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章40分析鐵碳合金的典型分析鐵碳合金的典型平衡結(jié)晶平衡結(jié)晶過程，可了解某成分合金在溫度下降過程，可了解某成分合金在溫度下降的每個(gè)階段的每個(gè)階段相的組成相的組成和和相對(duì)量相對(duì)量的變化，直至推出室溫組織：的變化，直至推出室溫組織：即合金由液態(tài)緩慢冷卻到室溫所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變的過程。即合金由液態(tài)緩慢冷卻到室溫所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變的過程。亞共析鋼亞共析鋼的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 共析鋼共析鋼的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 過

24、共析鋼過共析鋼的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章41亞共析鋼亞共析鋼：含碳量含碳量0.020.77%，合金，合金點(diǎn)點(diǎn)1溫度后，溫度后，L開始結(jié)晶出開始結(jié)晶出A；2點(diǎn)后，點(diǎn)后，L全部凝固，變?yōu)閱蜗嗳磕?，變?yōu)閱蜗郃； 到到4點(diǎn)，點(diǎn)，A碳含量為碳含量為0.77%，發(fā)生，發(fā)生共析轉(zhuǎn)共析轉(zhuǎn)變變，形成，形成P，原先析出的，原先析出的F保持不變。保持不變。至至3點(diǎn)，點(diǎn)，A析出析出F，F(xiàn)在在A晶界處優(yōu)先生核晶界處優(yōu)先生

25、核長(zhǎng)大，其成分分別沿長(zhǎng)大，其成分分別沿GP和和GS變化；變化； 亞共析鋼轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金組織為亞共析鋼轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金組織為F和和P，繼續(xù)冷卻，繼續(xù)冷卻，F(xiàn)會(huì)析出極少量會(huì)析出極少量Fe3C，可忽略；，可忽略；最終到室溫時(shí)，亞共析鋼的組織由呈最終到室溫時(shí)，亞共析鋼的組織由呈顆粒狀顆粒狀的的鐵鐵素體素體和呈和呈層片狀層片狀的的珠光體珠光體組成。組成。 典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章42典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章43共析鋼共析鋼：含碳含碳0.77%，圖中合金，圖中合金；點(diǎn)點(diǎn)1溫度以上為溫度以上為液相液相；AF + Fe3C點(diǎn)點(diǎn)12溫度之間緩

26、冷，不斷結(jié)晶出溫度之間緩冷，不斷結(jié)晶出A；到；到2時(shí)全為時(shí)全為A；冷到點(diǎn)冷到點(diǎn)3（727），在恒溫下發(fā)生），在恒溫下發(fā)生共析共析轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變：繼續(xù)冷卻，繼續(xù)冷卻，F(xiàn)的溶碳量沿的溶碳量沿PQ線線變化，析變化，析出出Fe3C，與，與Fe3C相混，不易分辨。相混，不易分辨。 因此，共析鋼室溫組織仍為因此，共析鋼室溫組織仍為珠光體珠光體，是，是鐵素體鐵素體與與滲滲碳體碳體組成的片層狀共析體，其顯微組織中亮白色基組成的片層狀共析體，其顯微組織中亮白色基底為鐵素體，黑色線條為滲碳體。底為鐵素體，黑色線條為滲碳體。 典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章44典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合

27、金平衡結(jié)晶過程第第2章章45L + A過共析鋼過共析鋼：含碳量含碳量0.772.1%，合金，合金；點(diǎn)點(diǎn)1到到3點(diǎn)以前的結(jié)晶過程與點(diǎn)以前的結(jié)晶過程與相似；相似；最終，室溫下過共析鋼的組織為最終，室溫下過共析鋼的組織為P與網(wǎng)與網(wǎng)狀狀Fe3C。至至4點(diǎn)點(diǎn)727時(shí)，時(shí)，A含碳量含碳量0.77%，發(fā)生，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變，形成，形成P； 到到3點(diǎn)以后，點(diǎn)以后，A開始析出開始析出Fe3C，F(xiàn)e3C多沿多沿A晶界呈網(wǎng)狀分布；晶界呈網(wǎng)狀分布； 典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章46典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章47亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵：含碳含碳2.

28、14.3%，；點(diǎn)點(diǎn)1溫度后，溫度后，L開始析出開始析出A；2點(diǎn)點(diǎn)1148后，后，A含碳含碳2.11%，L含碳為含碳為4.3%，L發(fā)生發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變，形成，形成Ld，合金，合金組織為組織為初晶初晶A和和Ld；23點(diǎn)，初晶點(diǎn)，初晶A和共晶和共晶A都析出都析出Fe3C；至至3點(diǎn)點(diǎn)727時(shí)時(shí)A含碳含碳0.77%，發(fā)生，發(fā)生共析共析轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變，初晶和共晶，初晶和共晶A都變?yōu)槎甲優(yōu)镻，Ld變?yōu)樽優(yōu)榈蜏氐蜏豅d(P+Fe3C)；所謂所謂“白口白口”，指合金中的碳是以，指合金中的碳是以滲碳滲碳體體形式存在，形式存在，斷口斷口呈呈白色白色。 最終，亞共晶白口鑄鐵的室溫組織由最終，亞共晶白口鑄鐵的室溫組織由P

29、、Ld和和Fe3C組成。組成。 典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章48典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章49共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵：1點(diǎn)點(diǎn)1148，L發(fā)生發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變，形成，形成Ld (共晶共晶A + Fe3C)；繼續(xù)冷卻，共晶繼續(xù)冷卻，共晶A析出析出Fe3C，與共晶，與共晶Fe3C混在一起，無法分辨混在一起，無法分辨；至至2點(diǎn)點(diǎn)727時(shí)時(shí)A含碳降到含碳降到0.77%，發(fā)生，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變，形成，形成P，Ld變?yōu)榈妥優(yōu)榈蜏販豅d(P+Fe3C)；最終，共晶白口鑄鐵的室溫組織為最終，共晶白口鑄鐵的室溫組織為L(zhǎng)d與與Fe3C。典型成分

30、合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章50典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章51過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵：到到2點(diǎn)點(diǎn)1148，剩余液相碳含量達(dá)到，剩余液相碳含量達(dá)到4.3%， L發(fā)生發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變，形成高，形成高溫溫Ld (共晶共晶A + Fe3C)；冷到冷到1點(diǎn)，點(diǎn)，L中開始結(jié)晶出初晶（一次）滲碳體中開始結(jié)晶出初晶（一次）滲碳體Fe3CI，呈粗大片狀，呈粗大片狀，在合金繼續(xù)冷卻的過程中不再發(fā)生變化在合金繼續(xù)冷卻的過程中不再發(fā)生變化 ；最終，過共晶白口鑄鐵的室溫組織為最終，過共晶白口鑄鐵的室溫組織為L(zhǎng)d與與Fe3C。典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分

31、合金平衡結(jié)晶過程第第2章章52典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程第第2章章53典型成分合金平衡結(jié)晶過程典型成分合金平衡結(jié)晶過程亞共析鋼（亞共析鋼（20鋼）鋼） 共析鋼共析鋼 過共析鋼（過共析鋼（T12鋼）鋼）亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 第第2章章54根據(jù)相圖，可以判斷在溫度緩慢變化條件下，任一成分根據(jù)相圖，可以判斷在溫度緩慢變化條件下，任一成分的合金在某個(gè)溫度時(shí)的組織的組成成分，各相的化學(xué)成的合金在某個(gè)溫度時(shí)的組織的組成成分，各相的化學(xué)成分及各相所占的比例。分及各相所占的比例。第第2章章55分析性能分析性能合金的性能取決于其成分及組織，某些工藝性能如鑄造性能還與合金合金的性能取決于其成分及組織，某些工藝性能如鑄造性能還與合金的結(jié)晶特點(diǎn)有關(guān)；的結(jié)晶特點(diǎn)有關(guān)；而相圖表明了合金的成分、組織及結(jié)晶特點(diǎn)，故利用相圖可大致判斷而相圖表明了合金的成分、組織及結(jié)晶特點(diǎn)，故利用相圖可大致判斷合金的性能，并作為選用材料和制定工藝的參考：合金的性能，并作為選用材料和制定工藝的參考： 第第2章章56合金形成單相固溶體合