鐵碳合金相圖和碳鋼

鐵碳合金相圖和碳鋼第一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)純鐵﹑鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及其性能（P42）

一、純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：物質(zhì)在固態(tài)下，晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于相變之一—固態(tài)相變。1、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：鐵在固態(tài)冷卻過(guò)程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：1394℃912℃-Fe?-Fe?-Fe第二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日10006008001200溫度時(shí)間16001500500700900110013001400純鐵的冷卻曲線1394℃1538℃912℃δ-

Fe

α-Feγ-

Febccfccbcc第三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Fe的冷卻曲線及相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)912℃1394℃1538℃L-Feδ-Feγ-Feα-Fe

液相體心面心體心第四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日-Fe、-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)，-Fe為面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)。都是鐵的同素異構(gòu)體。-Fe-Fe1﹑鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變第五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2.同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶）的特點(diǎn)1）在固態(tài)下進(jìn)行；2）同素異構(gòu)體的晶核優(yōu)先在原來(lái)晶粒的晶界處形成；3）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有較大的過(guò)冷度；4）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變往往要產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力☆注意重結(jié)晶與再結(jié)晶的區(qū)別固態(tài)相變的晶界形核第六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及其性能

①碳原子固溶到α-Fe中形成的間隙固溶體，用“F”表示。1、鐵素體鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。含碳量為0.0218%～2.11%的稱鋼含碳量為2.11%～6.69%的稱鑄鐵。

②δ相：高溫鐵素體，在1394℃以上存在，碳在δ-Fe中的固溶體稱δ-鐵素體，用“δ”表示。都是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低,在727℃時(shí)最大為0.0218%，室溫下僅為0.0008%。第七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日F的金相組織示意圖鐵素體的室溫組織為明亮多邊形晶粒，性能與純鐵相似；強(qiáng)度、硬度不高、塑性、韌性很好。1、鐵素體第八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、奧氏體1）碳原子固溶到γ-Fe中形成的間隙固溶體，用“A”表示；2）是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148℃時(shí)最大為2.11%。

3）奧氏體強(qiáng)度不高，塑性很好。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。4）鋼材熱加工都在區(qū)進(jìn)行，屬高溫相,碳鋼室溫組織中無(wú)奧氏體。奧氏體第九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3、滲碳體1）鐵與碳形成的間隙化合物，含碳量6.69%，用Fe3C表示；2）室溫相——常作為鋼的第二彌散強(qiáng)化相；3）滲碳體具有高硬度、高脆性、低強(qiáng)度和低塑性；4）Fe3C是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),該反應(yīng)對(duì)鑄鐵有重要意義。第十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日石墨（G）：

Fe-─C合金中游離存在的碳；石墨的強(qiáng)度、塑性、硬度都很低。3、滲碳體由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體滲碳體組織金相圖第十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、珠光體（P）1）共析轉(zhuǎn)變：恒溫下，一種固相同時(shí)析出兩種不同成分固相的機(jī)械混合物（共析體）。

A0.77

(F+Fe3C)≡P727℃P的金相顯微鏡組織2）珠光體的組織特點(diǎn)是兩相呈片層相間分布,力學(xué)性能介于F和Fe3C之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，有一定的塑性。

第十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日液相

液相（L）

液態(tài)的鐵碳合金

鑄鐵澆注照片第十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1）、高溫萊氏體（Ld）

5

、萊氏體2）、低溫萊氏體（Ld'）在727℃以下高溫萊氏體中的奧氏體又發(fā)生共析轉(zhuǎn)變成珠光體，這時(shí)的萊氏體就變成由P和Fe3C組成，成為低溫萊氏體。低溫萊氏體是室溫下的一個(gè)基本組織。萊氏體高溫萊氏體是存在于727℃以上的一種基本組織，硬度很高，塑性很差。L4.3(A+Fe3C)≡Ld1148℃共晶轉(zhuǎn)變第十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、鐵碳合金中的基本組織

相組成:

L、A、F、Fe3C、G；

組織組成:

F、A、Fe3C

、P、Ld、、Ld'相組成和組織組成物總結(jié)：第十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)鐵碳合金相圖（P44）

一、Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖二、對(duì)Fe-Fe3C相圖的分析三、典型成分鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程四、含碳量對(duì)鐵碳合金組織與性能的影響五、Fe-Fe3C合金相圖的應(yīng)用第十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖

鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它們都可以作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時(shí)，合金太脆，已無(wú)實(shí)用價(jià)值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ),是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。第十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Fe-C相圖說(shuō)明Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)第十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Fe-Fe3C相圖的建立FeT°Fe3C第十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖第二十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、相圖分析點(diǎn)溫度碳量含義A15380純鐵熔點(diǎn)B14950.53包晶轉(zhuǎn)變時(shí)的液相成分C11484.3共晶點(diǎn)

LC---------(AE+Fe3C)≡LdD12276.69Fe3C熔點(diǎn)E11482.11C在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶Fe3C成分點(diǎn)G9120γ-Fe-----α-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)H14950.09C在δ-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶成分點(diǎn)

LB+δH--------AJK7276.69共析Fe3C成分點(diǎn)N13940δ-Fe-----γ-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)P7270.0218C在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析點(diǎn)

AS---------(FP+Fe3C)≡PQ室溫0.0008

（一）狀態(tài)圖中的特性點(diǎn)（P45）第二十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、相圖分析主要線溫度（℃）含義ABCD1538~1227液相線AHJECF1538~1148固相線HJB1495包晶轉(zhuǎn)變線ECF1148共晶線PSK727共析線

A1ES1148~727C在γ-Fe中的溶解度線

AcmPQ727~600C在α-Fe中的溶解度線

GS912~727A向F轉(zhuǎn)變的開(kāi)始線

A3GP912~727A向F轉(zhuǎn)變的終了線（二）狀態(tài)圖中的特性線第二十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日相圖分析一次滲碳體Fe3CI：從液相（L）直接結(jié)晶出來(lái)。二次滲碳體Fe3CII：從A（γ）中析出。三次滲碳體Fe3CIII：從F（α）中析出。第二十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日(1)

Fe-Fe3C相圖的組元Fe——α–Fe、δ-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc) 強(qiáng)度、硬度低，韌性、塑性好。Fe3

C——熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。(2)

Fe-Fe3

C相圖的相Fe3C（CemCm，滲碳體）——復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)液相

Lδ相（高溫鐵素體）——δ–Fe（C）固溶體γ相（A，奧氏體）——γ-Fe（C）固溶體α相（F，鐵素體）——α-Fe（C）固溶體Fe-Fe3C

相圖第二十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）相圖中的相區(qū)（P46）1﹑組元：Fe、Fe3C2﹑單相區(qū)5個(gè)：L、δ、A、F、Fe3C3﹑雙相區(qū)7個(gè)：δ+L、δ+A、A+L、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F、F+Fe3C4﹑三相區(qū)3個(gè)：L+δ+A、L+A+Fe3C、A+F+Fe3C

包晶線共晶線共析線第二十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日簡(jiǎn)化

Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe

Fe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd'Ld＇+Fe3CⅠP+Ld'+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)第二十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Fe

Fe3C

T°簡(jiǎn)化Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CLdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd′K(P+Fe3C)P+Ld'+Fe3CⅡLd′+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)第二十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日三、典型成分鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程1、工業(yè)純鐵

Wc≤0.0218%2、碳素鋼

0.0218%＜Wc≤2.11%

1）共析鋼

Wc=0.77%

2）亞共析鋼

0.0218%＜Wc＜0.77%

3）過(guò)共析鋼

0.77%＜Wc≤2.11%3、白口鑄鐵

2.11%＜Wc＜6.69%

1）共晶白口鑄鐵

Wc=4.3%

2）亞共晶白口鑄鐵

2.11%＜Wc＜4.3%

3）過(guò)共晶白口鑄鐵4.3%＜Wc＜6.69%（一）鐵碳合金的分類（P46）第二十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1、工業(yè)純鐵在平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程顯微組織照片1點(diǎn)以上

L；1~2點(diǎn)

L+δ

；2~3點(diǎn)δ鐵素體相；

3~4點(diǎn)

δ+A；4~5點(diǎn)

A；5~6點(diǎn)

A+F；6~7點(diǎn)

F；7點(diǎn)以下

F+Fe3CIII；

室溫下：相組成物F、Fe3C

三﹑典型合金的結(jié)晶過(guò)程第三十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日合金液體在1～2點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)椋?～4點(diǎn)間→，5～6點(diǎn)間→。到7點(diǎn)，從中析出Fe3C。NSJBHL+++1、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程

第三十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程第三十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日隨溫度下降，F(xiàn)e3CⅢ量不斷增加，合金的室溫下組織為F+Fe3CⅢ。室溫下Fe3CⅢ最大量為:從鐵素體中析出的滲碳體稱三次滲碳體，用Fe3CⅢ表示。Fe3CⅢ以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。1、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程第三十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、共析鋼在平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程1點(diǎn)以上

L；

1~2點(diǎn)

L+A；

2~3點(diǎn)

A；3點(diǎn)

共析轉(zhuǎn)變AS(FP+Fe3C)≡P（片層狀分布）共析鐵素體共析滲碳體珠光體團(tuán)3~4點(diǎn)

F+Fe3CIII+Fe3C

≡P室溫下：相組成物:F、Fe3C；組織組成物:P727℃上第三十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日合金液體在1～2點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)?。到S點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變：S?P+Fe3C,

全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第三十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第三十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日珠光體在光鏡下呈指紋狀，相變結(jié)束時(shí)，珠光體中相的相對(duì)質(zhì)量百分比為：珠光體珠光體中的滲碳體稱共析滲碳體。S點(diǎn)以下，共析中析出Fe3CⅢ，與共析Fe3C結(jié)合不易分辨。室溫組織為P。2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第三十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日室溫下，珠光體中兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比是多少？Q432192、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第三十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日

1點(diǎn)以上

L；

2點(diǎn)

包晶轉(zhuǎn)變?chǔ)?.09+L0.53A0.17

1~2點(diǎn)

L+δ；5點(diǎn)

共析轉(zhuǎn)變A0.77(FP+Fe3C)≡P

2~3點(diǎn)

A+L；5~6點(diǎn)

F+Fe3CIII+P——F+P3~4點(diǎn)

A；（Fe3CIII含量很少，可以忽略不計(jì)）

4~5點(diǎn)

A+F；室溫下：相組成物F、Fe3C；組織組成物F、P1495℃727℃3、亞共析鋼在平衡態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程第三十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日

0.09~0.53%C亞共析鋼冷卻時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)。以0.4%C的鋼為例：合金在4點(diǎn)以前通過(guò)勻晶—包晶—?jiǎng)蚓Х磻?yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)椤５?點(diǎn)，由中析出。到5點(diǎn),成分沿GS線變到S點(diǎn)發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，中析出Fe3CⅢ，由于與共析Fe3C結(jié)合，且量少，忽略不計(jì)。

3.亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第四十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第四十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日共析溫度下相的相對(duì)質(zhì)量為：

組織組成物的相對(duì)質(zhì)量為：

S’3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程各相的相對(duì)量：Fe3C%≈(0.4-0.0218)/(6.69-0.0218)≈5.7%

F%≈1–5.7%=94.3%各組織組成物的相對(duì)量：P%=(0.4–0.0218)

/(0.77–0.0218

)

≈51%

F%≈1–51%=49%第四十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日含碳量的估算:（F—白色P—黑色）通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察估計(jì)某一鐵碳合金中的P所占比例，可用杠桿定律估算出該合金的WC即：WC=0.77%QP亞共析鋼顯微照片利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比，可以近似估算亞共析鋼的含碳量:

C%=P面積%×0.77%(忽略中含碳量，P面積%=QP)第四十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日S'室溫下相的相對(duì)質(zhì)量百分比為：室溫下組織組成物的相對(duì)質(zhì)量百分比為：3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第四十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織亞共析鋼室溫下的組織為F+P。在0.0218~0.77%C

范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。第四十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程（wc=1.2%）

1點(diǎn)以上

L；

4點(diǎn)共析轉(zhuǎn)變A0.77(FP+Fe3C)≡P

1~2點(diǎn)

L+A；

4~5點(diǎn)

P+Fe3CII

2~3點(diǎn)

A；

室溫下：相組成物F、Fe3C3~4點(diǎn)

A+Fe3CII；

組織組成物P、Fe3CII

727℃顯微組織照片第四十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程（1）﹑合金在1～2點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

，到3點(diǎn),

開(kāi)始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱二次滲碳體，用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。（2）﹑溫度下降，F(xiàn)e3CⅡ量增加。到4點(diǎn)，

成分沿ES線變化到S點(diǎn)，余下的轉(zhuǎn)變?yōu)镻。在共析溫度下Fe3CⅡ的相對(duì)量？第四十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日

（3）﹑過(guò)共析鋼室溫組織為P+

Fe3CⅡ。Fe3CⅡ量隨含碳量而增加,含碳量為2.11%時(shí),Fe3CⅡ量最大：含1.2%C鋼的組織4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第四十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日12345S'4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程室溫下兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比：室溫下兩組織組成物的相對(duì)質(zhì)量百分比：Fe3CII%)

≈7%;P%≈1–7%=93%第四十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第五十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1148℃1點(diǎn)以上：L；1點(diǎn)：共晶轉(zhuǎn)變L4.3

(A2.11+Fe3C)≡Ld；1~2點(diǎn)：A+Fe3CII+Fe3C≡Ld二次滲碳體與共晶滲碳體混成一體；

2點(diǎn)；共析轉(zhuǎn)變A0.77

(FP+Fe3C)≡P；

2~3點(diǎn)：

(P+Fe3CII+Fe3C)≡Ld′；室溫下：相組成物

F、Fe3C；滲碳體的基體上分布著樹(shù)枝狀的珠光體

組織組成物：Ld′727℃5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程顯微組織照片第五十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日Fe3C合金冷卻到C點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體(Le),萊氏體是共晶

與共晶Fe3C的機(jī)械混合物,呈蜂窩狀。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程

第五十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)，兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比為:C點(diǎn)以下,

成分沿ES線變化，共晶

將析出Fe3CⅡ。Fe3CⅡ與共晶Fe3C

結(jié)合，不易分辨。1'2Fe3C第五十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日溫度降到2點(diǎn),

成分達(dá)到0.77%,

此時(shí),相的相對(duì)質(zhì)量:在2點(diǎn)，共晶

發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種由P與Fe3C組成的共晶體稱低溫萊氏體，用Le′表示。2點(diǎn)以下，共晶體中P的變化同共析鋼。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程

S第五十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程：第五十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日共晶白口鑄鐵室溫組織為L(zhǎng)e′，(P+Fe3C),

它保留了共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)特征。室溫下兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比為：5﹑共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程第五十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1點(diǎn)以上：L；1~2點(diǎn)：L+A；2點(diǎn)：共晶轉(zhuǎn)變L4.3

(A2.11+Fe3C)≡Ld2~3點(diǎn)：A+Fe3CII+Ld；3點(diǎn)：先共晶A共析轉(zhuǎn)變

A0.77(FP+Fe3C)≡PLdLd'3~4點(diǎn)：P+Fe3CII+Ld'；室溫下：相組成物：F、Fe3C；

組織組成物：P、Fe3CII、Ld′

1148℃727℃6、亞共晶白口鐵的相變過(guò)程（P49）顯微組織照片第五十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日合金在1~2點(diǎn)間析出。到2點(diǎn)，液相成分變到C點(diǎn),并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)e。2~3點(diǎn)間從中析出Fe3CⅡ，一次的Fe3CⅡ被共晶襯托出來(lái)。到3點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)镻。6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程第五十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程第五十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日亞共晶白口鐵室溫組織為P+Fe3CⅡ+Le'。室溫下組織組成物相對(duì)質(zhì)量百分比為：ECFD1234N室溫下相的相對(duì)質(zhì)量百分比?6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程第六十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1點(diǎn)以上：L；1~2點(diǎn)：L+Fe3CI（先共晶滲碳體，呈粗大條狀）2點(diǎn)：共晶轉(zhuǎn)變L4.3(A2.11+Fe3C)≡Ld

；

2~3點(diǎn)：Fe3CI+Ld；3點(diǎn)：LdLd'、

Fe3CI；3~4點(diǎn)：Fe3CI+Ld'；室溫下：相組成物：F、Fe3C；

組織組成物：Ld'、Fe3CI

1148℃6、過(guò)共晶白口鐵的相變過(guò)程（P49）過(guò)共晶白口鐵顯微照片第六十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1~2點(diǎn)間從液相中析出Fe3C,

這種滲碳體稱一次滲碳體，用Fe3CⅠ表示，呈粗條片狀。到2點(diǎn)，余下的液相成分變到C點(diǎn)并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)e。DFK3Fe3C1246﹑過(guò)共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程第六十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2點(diǎn)以下,Fe3CⅠ成分重量不再發(fā)生變化,Le變化同共晶合金,其室溫組織為Fe3CⅠ+Le′。

第六十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日按組織組成物分區(qū)的Fe-Fe3C相圖第六十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日+Fe3C+Fe3C組織組成物在鐵碳合金相圖上的標(biāo)注組織組成物與相組成物標(biāo)注區(qū)別主要在+Fe3C和+Fe3C兩個(gè)相區(qū)。+Fe3C相區(qū)中有四個(gè)組織組成物區(qū)，+Fe3C相區(qū)中有七個(gè)組織組成物區(qū)。第六十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+FL+AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LeLeLe+Fe3CⅠLe’+Fe3CⅠLe’P+Fe3CⅡ+Le’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢC%溫度第六十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日四、含碳量對(duì)鐵碳合金組織與性能的影響隨著含碳量增加時(shí)，滲碳體不僅數(shù)量增加，形態(tài)和分布也發(fā)生了很大變化。（滲碳體呈小片狀分布在P內(nèi)——網(wǎng)狀分布在A晶界上——形成萊氏體時(shí)，滲碳體則成了基體。）（一）含碳量對(duì)鐵碳合金組織的影響4.18含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為：第六十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日1、對(duì)熱變形加工性能的影響WC<2.11%時(shí)（純鐵與碳素鋼），高溫時(shí)可獲得單相A固溶體組織（塑性好），可進(jìn)行熱變形加工。WC>2.11%時(shí)（白口鑄鐵），高低溫區(qū)都有脆硬的萊氏體，不能進(jìn)行熱變形加工。（二）含碳量對(duì)鐵碳合金性能的影響第六十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、對(duì)力學(xué)性能的影響（1）硬度

WC增加，硬度增加；（2）強(qiáng)度

WC<0.9%時(shí)，WC增加，強(qiáng)度提高，WC>0.9%時(shí)，WC增加，強(qiáng)度降低；（3）塑性、韌性

WC增加，塑性、韌性下降；為了保證工業(yè)用鋼具有足夠的強(qiáng)度和塑性、韌性，碳素鋼的含碳量一般不超過(guò)1.4%

。4.19第六十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3、對(duì)物理化學(xué)性能的影響WC增加，導(dǎo)熱性下降、抗電化學(xué)腐蝕性能下降、焊接工藝性下降、鑄造工藝性下降。第七十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日五、Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用根據(jù)零件的使用性能選擇鋼的成分（鋼號(hào)）:

1）要求塑性、韌性好而強(qiáng)度不高的機(jī)件——低碳鋼（WC<0.25%）；（如冷沖壓件）

2）要求強(qiáng)度、塑性、韌性等綜合性能好的機(jī)件———中碳鋼（WC=0.3%~0.55%）并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚唬ㄈ鐧C(jī)床主軸）

3）各種工具用鋼——高碳鋼。（如銼刀）1、在鋼鐵材料選用方面的應(yīng)用（51）第七十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、在鑄造方面的應(yīng)用（P51）1）確定合理的澆注溫度

鑄件的合理澆注溫度一般選在液相線以上50~100℃

；2）鑄鐵件的化學(xué)成分多選在共晶點(diǎn)附近，此成分的鐵碳合金結(jié)晶溫度區(qū)間較小，流動(dòng)性好、分散縮孔小。

第七十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3、在熱鍛﹑熱軋工藝方面的應(yīng)用（P52）根據(jù)相圖選擇最佳壓力加工工藝溫度范：（1）鍛造和熱軋的開(kāi)始溫度一般選在固相線以下200℃左右。（2）停止鍛軋溫度一般要控制在800℃左右。第七十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、在熱處理方面的應(yīng)用（P52）Fe-Fe3C相圖中的

A1、A3、Acm三條相變線是確定碳素鋼熱處理工藝加熱溫度的依據(jù)。

PSK：

A1GS：A3ES：Acm第七十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)碳鋼（P52）一、常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響；二、碳鋼的分類；三、碳鋼的牌號(hào)、主要性能及用途

第七十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日一、常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響鋼中常在雜質(zhì)有：Si、Mn、S、P和氧、氫、氮等氣體。Mn是煉鋼時(shí)用錳鐵給鋼液脫氧后而殘余在鋼中的元素。錳有較強(qiáng)的脫氧能力，錳大部分溶于F，使鋼強(qiáng)化，錳對(duì)鋼有益。錳能降低S對(duì)鋼的危害。一般碳素鋼中把錳控制在0.25%~0.8%范圍內(nèi)。1、Mn的影響（P53）第七十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日2、Si的影響Si主要來(lái)自原料生鐵和硅鐵脫氧劑。Si比錳脫氧能力強(qiáng)，硅溶于F，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)使塑性和韌性降低。硅促進(jìn)Fe3C分解成石墨，若鋼中出現(xiàn)石墨會(huì)使鋼的韌性嚴(yán)重下降，產(chǎn)生所謂的“黑脆”。硅在碳素鋼中一般控制在0.17~0.37%范圍內(nèi)第七十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日3、S的影響S可使鋼的“熱脆”性增加。（S不溶于α-Fe，而以化合物FeS的形式存在，其熔點(diǎn)為1190℃，而FeS又能于Fe形成共晶體分布于晶界上，其熔點(diǎn)僅為985℃。）S對(duì)鋼的焊接性能也有不良影響，容易導(dǎo)致焊縫熱裂。所以，S在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于0.05%。但是，S能改善鋼材的切削性能。第七十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、P的影響P會(huì)引起鋼的“冷脆”。（P在鋼中全部溶于α-Fe中，使鋼的強(qiáng)度和硬度增高，同時(shí)，塑性和韌性顯著降低。當(dāng)鋼中含P量達(dá)0.3%時(shí)，鋼完全變脆，這種脆性現(xiàn)象在低溫時(shí)更為嚴(yán)重。）P還降低鋼的焊接性能。所以，P在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于0.045%。但是，S能改善鋼材的切削性能和耐腐蝕性能。第七十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日5、氣體的影響氧會(huì)降低鋼的力學(xué)性能，尤其是疲勞強(qiáng)度。對(duì)鋼無(wú)益，越少越好。N會(huì)以氮化物的形式析出，增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)降低鋼的塑性和韌性，使鋼變脆。H會(huì)使鋼的脆性顯著增加，稱為“氫脆”。

H會(huì)使鋼中產(chǎn)生裂紋，稱為“白點(diǎn)”。鋼中白點(diǎn)第八十頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日二、碳鋼的分類1、按鋼中含碳量分類（1）低碳鋼

WC≦0.25%（2）中碳鋼

0.25%<WC≦0.6%（3）高碳鋼

WC>0.6%2、按碳鋼的質(zhì)量分類（1）普通鋼

WS≦0.05%WP≦0.045%（2）優(yōu)質(zhì)鋼

WS≦0.035%WP≦0.035%（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

WS≦0.02%WP≦0.03%（一）碳素鋼的分類第八十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（一）碳素鋼的分類3、按鋼的用途分類（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（3）碳素工具鋼（4）一般工程用鑄造碳素鋼件（鑄鋼）第八十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日4、按冶煉方法及設(shè)備分類高爐煉鐵鑄鐵錠生產(chǎn)鑄鐵件煉鋼生鐵轉(zhuǎn)爐平爐電爐生產(chǎn)鋼件第八十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日（1）沸騰鋼(boilingsteel)

（F）脫氧不徹底鋼液在澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。機(jī)械性能不均勻,沖擊韌性差,常用于要求不高的零件。（2）鎮(zhèn)靜鋼(killedsteel)（Z）脫氧徹底鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進(jìn)行了充分脫氧,Wo=0.01%左右,成分較均勻、組織較致密。主要用于機(jī)械性能要求較高的零件。（3）半鎮(zhèn)靜鋼

(balancedsteel)（b）脫氧程度介于F和Z之間半鎮(zhèn)靜鋼是脫氧過(guò)程介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼,是用錳鐵和硅鐵進(jìn)行脫氧。其質(zhì)量也介于二者之間,可代替部分鎮(zhèn)靜鋼,一般不適于做重要零件。（4）連鑄坯用連鑄機(jī)直接生產(chǎn)的鋼坯，優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省投資，降低生產(chǎn)成本，提高成材率，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)率，連鑄坯組織致密，夾雜少。主要缺陷是中心疏松和中心偏析（5）特殊鎮(zhèn)靜鋼

（TZ）進(jìn)行特殊脫氧5、按冶煉澆注時(shí)脫氧劑與脫氧程度分類第八十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，2022年，8月28日碳鋼性能較好、容易加工、成本低廉，工程上應(yīng)用最廣、使