鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)

第3章鐵碳相圖鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)溫度℃時間1538℃1394℃912℃

-Feγ-Feα-Fe純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

-Feγ-Feα-Fe1394℃912℃770℃無磁性有磁性回顧復(fù)習(xí)：鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)恒溫下由一個固相同時析出兩個成分結(jié)構(gòu)不同的新固相。

?

+

共析反應(yīng)恒溫下由一個液相包著一個固相生成另一個新的固相。L

+

?

包晶反應(yīng)恒溫下由一個液相同時結(jié)晶出兩個成分結(jié)構(gòu)不同的新固相。L?

+

共晶反應(yīng)說明反應(yīng)式圖形特征反應(yīng)名稱常見三相等溫水平線上的反應(yīng)L

L

鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)第1節(jié)鐵碳合金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，合金太脆，已無實用價值。實際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)1234561600150014001300120011001000900800700600溫度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDB(0.53)J(0.17)H1148727LδAFL+δδ+AL+AL+Fe3CA+Fe3CF+AF+Fe3CQ0.0218Fe-Fe3C相圖（要求默畫）鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)一.組元及基本相

*鐵(ferrite)

*

滲碳體(Cementite)Lδ-Feγ-Fe

α-Fe1394℃912℃1538℃1、純鐵鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)2、滲碳體鐵與碳形成的間隙化合物，

含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示，熔點1227℃Fe3C硬度高、強度低(

b35MPa),脆性大,塑性很低，伸長率接近于0.鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)3、鐵素體（F或α表示）碳溶于α–Fe中的間隙固溶體。

金相顯微鏡下為多邊形晶粒鐵素體中碳的溶解度很小，室溫時小于0.0008%，727℃時0.0218%性能接近于純鐵，強度、硬度低，塑性好鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)4、奧氏體（A或γ表示）碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體。金相顯微鏡下位規(guī)則多邊形晶粒。奧氏體體中碳的溶解度較大，727

℃時0.77%，1148

℃時2.11%強度不高、塑性好，無磁性。鋼材熱加工都在

區(qū)進(jìn)行.碳鋼室溫組織中無奧氏體。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)5、高溫鐵素體（用δ表示）碳溶于δ-Fe中形成的間隙固溶體，只存在于1394-1538℃，1495

℃時碳的溶解度最大，0.09%。6、液相鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)二、相圖分析1、特征點1234561600150014001300120011001000900800700600溫度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDB(0.53)J(0.17)H1148727LδAFL+δδ+AL+AL+Fe3CA+Fe3CF+AF+Fe3CQ鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)液相線ABCD固相線AHJECFD五個單相區(qū)，七個兩相區(qū)兩條重要水平線：ECF、PSK線鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)共晶轉(zhuǎn)變線ECF：LdLCAE+Fe3C1148℃奧氏體和滲碳體組成的機械混合物萊氏體,為蜂窩狀,

以Fe3C為基，性能硬而脆。塑性很差LA鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)PASFP+Fe3C727℃共析轉(zhuǎn)變線PSK：（A1線）珠光體是鐵素體和滲碳體片層相間的組織，呈指紋狀。較高強度和硬度，塑性較差A(yù)F鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)HJB：包晶反應(yīng)

LB+δH?

AJ

LAδ鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)AcmA3三條重要的相界線鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)三、典型合金的平衡結(jié)晶過程工業(yè)純鐵亞共析鋼

過共析鋼亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵共析鋼共晶白口鑄鐵鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)①③②④⑥⑤⑦鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)㈠工業(yè)純鐵的結(jié)晶過程NSJBH

L+

+

+

L→L+δ→δ→δ+A

→

A

→

A+

F→

F

→F+

Fe3CⅢ合金的室溫下組織為F+Fe3CⅢ。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)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。其含量相對較少，若不是對其作特別分析，可忽略不計室溫下Fe3CⅢ最大量為:

鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)㈡共析鋼的結(jié)晶過程L→

L+A→

A→P(F

+Fe3C)

共析滲碳體1233’4AL+AF

+Fe3C室溫組織為P.鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)珠光體是鐵素體與滲碳體片層相間的組織，呈指紋狀。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)L→L+δ→L+A

→A

→F+A→F+

P

(F+Fe3C)

F中析出Fe3CⅢ，量少,忽略不計.室溫組織：F＋P㈢亞共析鋼的結(jié)晶過程鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)亞共析鋼室溫組織：F＋P，隨C％增加，P含量增加。含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)室溫下相的相對重量百分比：室溫下組織組成物的相對重量百分比為：鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)L→L+A→

A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ室溫組織：

P＋Fe3CⅡ(四)過共析鋼的結(jié)晶過程鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)過共析鋼室溫組織為P+Fe3C

Ⅱ

，二次滲碳體呈網(wǎng)狀分布在晶界上。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)㈤共晶白口鐵的結(jié)晶過程Ld蜂窩狀Ld’難以分辨L→A+Fe3C→A+Fe3CⅡ+Fe3C→P+Fe3C鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)共晶白口鐵室溫組織為Ld’(P+Fe3C),它保留了共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)特征。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)㈥亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程L

→L+A→A(初生)

+Ld→A+Fe3CⅡ+Ld→P+Fe3CⅡ+Ld’亞共晶白口鐵室溫組織為P+Fe3CⅡ+Ld’。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)㈦過共晶白口鐵的結(jié)晶過程L→L+Fe3CⅠ→Ld+

Fe3CⅠ→Ld’+

Fe3CⅠ，過共晶白口鑄鐵室溫組織為Fe3CⅠ+Ld’。

鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)亞共析鋼F+P共析鋼P過共析鋼P+Fe3CⅡ亞共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵P+Fe3CⅡ+Ld’

Ld’（P+Fe3C）Ld’+

Fe3CⅠ鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)組織中的滲碳體：一次滲碳體Fe3CⅠ：粗大片狀共晶滲碳體Fe3C：基體二次滲碳體Fe3CⅡ：網(wǎng)狀共析滲碳體Fe3CⅠ：層片狀三次滲碳體Fe3CⅢ：薄片狀鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)1234561600150014001300120011001000900800700600溫度℃ωc%FeFe3C6.6904.32.110.77ANGPSKECFDBJH1148727F+PP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’A+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdFe3CⅠ+LdL+AALF+AFδL+δδ+AL+Fe3CF+Fe3CⅢPLd’Ld鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)四、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響⒈含碳量對室溫平衡組織的影響

含碳量增加，組織變化F+Fe3CⅢ→F+P→P

→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ld’→Ld’→Fe3CⅠ+Ld’

F在減少，F(xiàn)e3C在增加

F和Fe3C形態(tài)在發(fā)生變化Fe3CⅢ薄片狀→共析Fe3C層片狀→Fe3CⅡ網(wǎng)狀→共晶Fe3C連續(xù)基體→Fe3CⅠ粗大片狀相構(gòu)成決定組織決定性能決定用途含碳量變化→相的相對量變化、形態(tài)和分布變化→組織變化→性能變化鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為組織組成物相對量/%相組成物相對量/%PFFFe3CFe3CⅠLd’10001000Fe3CⅡ鋼白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵亞共析鋼過共析鋼工業(yè)純鐵共析鋼共晶白口鑄鐵鋼鐵種類鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)⒉含碳量對力學(xué)性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降。0.77%C時，組織為100%P,鋼的性能即P的性能。＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le’,硬度高脆性大，難以切削加工。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)⒊含碳量對工藝性能的影響①切削性能:中碳鋼合適②可鍛性能:低碳鋼好③焊接性能:低碳鋼好④鑄造性能:共晶合金好鑄造焊縫組織模鍛切削加工的基本形式車刨鉆銑磨鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)五、鐵碳合金相圖的應(yīng)用1、在選材上的應(yīng)用鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)2.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用澆注溫度在液相線以上50-100始鍛溫度固相線以下100-200范圍內(nèi)局限性鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)第4節(jié)金屬的凝固組織一、鑄錠宏觀組織鑄錠(件)的宏觀組織通常由三個區(qū)組成:表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。柱狀晶區(qū)表面細(xì)晶區(qū)中心等軸晶區(qū)鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)1、表層細(xì)晶區(qū)：澆注時，由于冷模壁產(chǎn)生很大的過冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。鐵碳相圖(有各特征點、線順序演示畫法)2、

柱狀晶區(qū)：由于模壁溫度升高，結(jié)晶放出潛熱，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，晶核的形成速率不如成長率大，各晶粒成長較快。沿垂直于模壁方向散熱較快，故晶粒沿這一方向長大，形成柱狀晶區(qū)。鐵碳相圖(有