第三章鐵碳合金相圖

第三章鐵碳合金相圖工程材料與熱加工基礎》——程曉宇第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第三章鐵碳合金相圖純鐵的同素異晶轉變Fe–C相圖的基礎知識。形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結構與性能。Fe-Fe3C相圖的建立與分析。碳的質量分數對鐵碳合金組織、性能的影響。Fe-Fe3C相圖的應用。第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

第一節(jié)Fe-C相圖的基礎知識2.鐵與碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.穩(wěn)定的化合物可以作為一個獨的組元。4.Fe–C二元相圖。1.純鐵的同素異晶轉變第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四1.純鐵的的同素異晶轉變1394°C912°C體心立方面心立方密排六方δ-Feγ-Feα-Fe第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四純鐵的冷卻曲線1394℃1534℃10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912℃δ-Fe

α-Feγ-Fe第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四2.Fe-C相圖Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)

形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結構與性能

一.組元

*鐵(ferrite)

*滲碳體(Cementite)第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四二.基本組織1.鐵素體(F)

碳溶于α–Fe中的間隙固溶體。

第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四2.奧氏體(A)碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體。第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四奧氏體組織金相圖第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.

滲碳體(Fe3C)

鐵與碳形成的金屬化合物。

第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四滲碳體組織金相圖第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四4.珠光體

(P)鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四5.萊氏體(Ld)奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)Fe-Fe3C相圖的建立與分析一.Fe-Fe3C相圖的建立共晶反應相圖共析反應相圖第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

Fe-Fe3C

相圖FeT°Fe3C第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

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)第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四Fe-Fe3C相圖第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四二.Fe-Fe3C相圖的分析五個重要的成份點:P、S、E、C、K。四條重要的線:EF、ES、GS、FK。兩個重要轉變:共晶轉變反應式、共析轉變反應式。二個重要溫度:1148℃、727℃。第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四1.包晶轉變反應式:LB

+H

AJ1495℃3.共析轉變反應式:AS

(

FP

+Fe3C)P

727℃2.共晶轉變反應式:LC

(

AE

+Fe3C)Le

1148℃第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四三.典型鐵碳合金的結晶過程分析工業(yè)純鐵(ingotiron)共析鋼(eutectoidsteel)亞共析鋼(hypoeutectoidsteel)過共析鋼(hypereutectoidsteel)共晶白口鐵(eutectoidwhiteiron)亞共晶白口鐵(hypoeutectoidwhiteiron)過共晶白口鐵(hypereutectoidwhiteiron)第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四1.工業(yè)純鐵(Wc<0.0218%)第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四2.共析鋼

(Wc=0.77%)第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四共析鋼組織金相圖第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四3.亞共析鋼(Wc=0.45%)第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

亞共析鋼組織金相圖第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四4.過共析鋼(Wc=1.2%)第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四過共析鋼組織金相圖第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四5.共晶白口鐵(Wc=4.3%)第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四共晶白口鐵組織金相圖第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四6.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%)第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四亞共晶白口鐵組織金相圖第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四7.過共晶白口鐵(Wc=5.0%)第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

過共晶白口鐵組織金相圖第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

組織組成物:F;Fe3CF;P0.77-0.45F=100%=43%0.77-0.020.45-0.02P=100%=57%0.77-0.02相組成物:6.69-0.45F=100%=94%6.69-0.02P=1–WF=57%Fe3C=1-WF=6%0.020.450.776.69第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)

碳的質量分數對鐵碳合金組織、性能的影響

碳的質量分數對平衡組織的影響。碳的質量分數對力學性能的影響。碳的質量分數對工藝性能的影響。第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四一.碳的質量分數對平衡組織的影響第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四二.碳的質量分數對

力學性能的影響第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四三.碳的質量分數對工藝性能的影響對鑄造性能的影響。對鍛造性能的影響。對焊接性能的影響。對切削加工性能的影響。第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

第五節(jié)Fe-Fe3C相圖的應用選擇材料方面的應用制定熱加工工藝方面的應用第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四一.選擇材料方面的應用1.分析零件的工作條件,根據鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進行選擇材料。2.根據鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。第四十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四二.制定熱加工工藝方面的應用第四十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四鋼鐵的冶煉高爐煉鐵鑄鐵錠生產鑄鐵件煉鋼生鐵轉爐平爐電爐生產鋼件第四十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四轉爐煉鋼平爐煉鋼電弧爐煉鋼第四十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四1.煉鐵的冶金反應特點:還原反應Fe2O3Fe3O4FeOFeCO氣體高溫第四十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

2.煉鋼的冶金反應特點:氧化反應煉鋼生鐵鋼氧化反應第五十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期四

2.沸騰鋼(boilingsteel)

鋼液在澆注僅前進行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴重、組織不致密。機械性能不均勻,沖擊韌性差,常用于要