4铁碳相图
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铁碳相图各线介绍
铁碳合金相图里面有A0、A1、A2、A3、A4、Acm几种。
分别指的温度为：A0：温度230°，渗碳体的居里点。
A1：PSK线，温度727°，共析转变温度。
A2：MO线，温度770°，铁素体的居里点。
A3：GS线，温度727~912°，铁素体转变为奥氏体的终了线（加热）或奥氏体转变为铁素体的开始线（冷却）。
A4：NJ线，温度1394~1495°高温铁素体转变为奥氏体的终了线（冷却）或奥氏体转变为高温铁素体的开始线（加热）。
Acm：ES线，温度727~1148°碳在奥氏体中的溶解度曲线，也成为渗碳体的析出线。
另外：由于加热的时候有过热度，冷却的时候有过冷度，所以同样一个相变点，加热和冷却不一样，因此，加热的时候用c表示，冷却的时候用r表示，所以相应的有：加热Ac1、Ac3、Accm，冷却Ar1、Ar3、Arcm.。
文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。
现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。
文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。
基本信息中文名称文案外文名称Copy目录1发展历程2主要工作3分类构成4基本要求5工作范围6文案写法7实际应用折叠编辑本段发展历程汉字"文案"(wén àn)是指古代官衙中掌管档案、负责起草文书的幕友,亦指官署中的公文、书信等;在现代，文案的称呼主要用在商业领域，其意义与中国古代所说的文案是有区别的。
在中国古代，文案亦作" 文按"。
公文案卷。
《北堂书钞》卷六八引《汉杂事》:"先是公府掾多不视事，但以文案为务。
"《晋书·桓温传》:"机务不可停废，常行文按宜为限日。
铁碳相图和铁碳合金(白底+简化)
2020/11/4
12
铁素体的显微组织
铁素体的显微组织与纯铁相同，用4%硝 酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明 亮的多边形等轴晶粒。
2020/11/4
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奥氏体的组织
奥氏体的组织与铁素体相似，但晶界较为 平直，且常有孪晶存在。
2020/11/4
14
（3）Fe3C(渗碳体） cementite
2020/11/4
4
（1）纯铁pure iron（多型性）
2020/11/4
➢ 纯铁熔点1538℃，温度变化 时会发生同素异构转变。
➢ 在912℃以下为体心立方 ， 称α铁(α-Fe)；
➢ 低温的铁具有铁磁性，在 770℃ 以 上 铁 磁 性 趋 于 消 失 。
➢ 912℃—1394℃ 之 间 为 面 心 立方，称为γ铁(γ-Fe)；
称为铸铁 ➢含碳量小于0.0218％的铁碳合金则称为工
业纯铁
2020/11/4
25
根据组织特征可将铁碳合金分为以下七种
①工业纯铁(<0.0218％C)； ②共析钢，0.77％C； ③亚共析钢(0.0218％—0.77％C)； ④过共析钢(0.77％-2.11％C)； ⑤共晶铸铁(4.30%C)； ⑥亚共晶铸铁(2.11%-4.30％C)； ⑦过共晶铸铁(4.30％—6.69％C)。
G 912
2020/11/4
0
α与γ同素异构转变点(A3)
17
2、 Fe-Fe3C相图分析
特征点
符号 H J K N P S Q
2020/11/4
温度/℃ 1495 1495 727 1394 727 727 室温
含碳量/% 含义
0.09 碳在δ-Fe中的最大溶解度
§4铁碳相图
③ 过共析钢（＞0.77％C） 3)白口铸铁（2.11～6.67％C）,根 据室温组织不同，分为： ① 亚共晶白口铸铁(＜4.3 ％C) ② 共晶白口铸铁（≈4.3 ％C） ③ 过共晶白口铸铁（＞4.3％C）
二.典型合金结晶过程 1）共析钢（≈0.77％C） 共析钢的结晶过程如图
共析钢结晶过程的基本反应： [匀晶反应、共析反应]
σ b σ 0.2 硬度 180～280MN/m 2 100～170 MN/m 50～80HBS
2
ψ δ ak
70～80% 30～50% 2 1.8～2.5MJ/m
2）试比较纯铁（＜0.02%）的性能：
σ b σ 0.2 硬度 250MN/m (MPa) 2 120MN/m 80HBS
2
ψ δ
85% 50%
②在铸造工艺方面的应用 根据相图可以合理确定合金的浇注温度，为制定铸造工艺提供依据。
③在热压力加工（锻造）方面的应用 钢为奥氏体状态的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。
④在焊接加工方面的应用 在焊接方面，利用相图也可近似分析焊接接头热影响区的组织。 ⑤在热处理工艺方面的应用 Fe-Fe3C相图对于制定热处理工艺有着特别重要意义。如退火、 正火、淬火等热处理工艺的加热温度都是依据相图确定的。这将在 后续章节中详细介绍。
两者性能与晶粒大小、杂质含量有关
2．奥氏体 奥氏体是碳 在γ-Fe中的固溶体，用符 号“A”表示。高温奥氏 体的显微组织如图所示。 奥氏体的特点： ① 在1148℃时有最大溶解度 2.11%C，727℃时可固溶0.77%C； ② 其力学性能与含碳量及晶粒 大小有关，一般170～220HBS、 δ=40～50%； ③ 形变能力好，形变抗力小。 3．渗碳体 渗碳体是铁和碳的化合物， 含碳量为6.67%，用“Fe3C”或“Cm” “Cem”(Cementite)表示。 渗碳体的特点： 硬度近800HBW，塑 性几乎为零；一般认为其熔点1600℃ （有资料介绍其计算值为1227℃）。
二.典型合金结晶过程 1）共析钢（≈0.77％C） 共析钢的结晶过程如图
共析钢结晶过程的基本反应： [匀晶反应、共析反应]
σ b σ 0.2 硬度 180～280MN/m 2 100～170 MN/m 50～80HBS
2
ψ δ ak
70～80% 30～50% 2 1.8～2.5MJ/m
2）试比较纯铁（＜0.02%）的性能：
σ b σ 0.2 硬度 250MN/m (MPa) 2 120MN/m 80HBS
2
ψ δ
85% 50%
②在铸造工艺方面的应用 根据相图可以合理确定合金的浇注温度，为制定铸造工艺提供依据。
③在热压力加工（锻造）方面的应用 钢为奥氏体状态的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。
④在焊接加工方面的应用 在焊接方面，利用相图也可近似分析焊接接头热影响区的组织。 ⑤在热处理工艺方面的应用 Fe-Fe3C相图对于制定热处理工艺有着特别重要意义。如退火、 正火、淬火等热处理工艺的加热温度都是依据相图确定的。这将在 后续章节中详细介绍。
两者性能与晶粒大小、杂质含量有关
2．奥氏体 奥氏体是碳 在γ-Fe中的固溶体，用符 号“A”表示。高温奥氏 体的显微组织如图所示。 奥氏体的特点： ① 在1148℃时有最大溶解度 2.11%C，727℃时可固溶0.77%C； ② 其力学性能与含碳量及晶粒 大小有关，一般170～220HBS、 δ=40～50%； ③ 形变能力好，形变抗力小。 3．渗碳体 渗碳体是铁和碳的化合物， 含碳量为6.67%，用“Fe3C”或“Cm” “Cem”(Cementite)表示。 渗碳体的特点： 硬度近800HBW，塑 性几乎为零；一般认为其熔点1600℃ （有资料介绍其计算值为1227℃）。
4 铁碳合金相图
一、共析钢
1 C 2
•珠光体中铁素体与渗碳体的
相对量可用杠杆定律求得。
w FP SK 6.69 0.77 100%
PK 6.69 0.0218 88.8%
PS 0.77 - 0.0218
3
w Fe 3 C
PK 6.69 0.0218 11 .2 % (1 - w FP ) 100%
σb
750~900MPa
δ
20%~25%
αk
24~32J/㎝2
第四章 铁碳合金相图
硬度
180~280HBS
共晶转变与共析转变比较
相同点： • 在恒温下，由一相转变成两相混合物
不同点：
• 共晶转变——从液相发生转变；共晶体-莱氏体Ld；
• 共析转变——从固相发生转变；共析体-珠光体P；
• 由于原子在固态下扩散困难，故共析体比共晶体 更细密。
第四章 铁碳合金相图
二、下半部分图形-固态的相变
2.图中各线的分析
• PQ-碳在铁素体中固溶线，碳在铁素体中的最大溶解度是P 点，随着温度降低溶解度减小。从727℃到室温，铁素体中
溶碳量从wC=0.0218%减小到wC=0.0008%。
第四章 铁碳合金相图
三次渗碳体（Fe3CⅢ）——由727℃冷却到室温的过程中，过 剩的碳将以渗碳体形式从铁素体中析出，称为三次渗碳体。 一次渗碳体（Fe3CⅠ）——自液态合金中直接析出的渗碳体。 二次渗碳体（Fe3CⅡ）——自奥氏体中析出的渗碳体。
第四章 铁碳合金相图
三、渗碳体
σb
30MPa
δ
0%
αk
0J/㎝2
硬度
800HBW
• 渗碳体是指晶体点阵为正交点阵，化学式近似于Fe3C的一种 具有复杂晶格的间隙化合物，用符号Fe3C表示。 • 其含碳量为wc=6.69%，熔点为1227℃，不发生同素异构转变， 有磁性转变，在230℃以下具有弱磁性，230℃以上失去铁磁 性。 • 渗碳体中碳原子可被氮等小尺寸原子置换，而铁原子则可被 其他金属原子置换。这种以渗碳体为溶剂的固溶体称为合金 渗碳体。 • Fe3C在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、球状、网状或块 状。在碳钢中起强化相，其形态与分布对钢的性能有很大影 响。在一定条件下会分解成石墨状的自由碳。
4 铁碳合金的相图的详细讲解
P,钢的性能即P的性能
b. ＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界 连续网状，强度下降, 但 硬度仍上升。 c. ＞2.11%C，组织中有以
Fe3C为基的Ld,合金太脆.
45
3 含碳量对工艺性能的影响
(1) 切削性能: 中碳钢合适 (2) 可锻性能: 低碳钢好 (3) 焊接性能: 低碳钢好 (4) 铸造性能: 共晶合金好
二次渗碳体
白 口 铸 铁
共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
4.3
6.69
一次渗碳体
组织组 成物相 对量%
铁素体 珠光体 莱氏体
0
三次渗碳体
相组成 物相对 量%
100
Fe3C
0
44
2 含碳量对力学性能的影响
• 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升
高，塑性、韧性下降。
a. 0.77%C时，组织为100%
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
L'd
Fe3CⅠ+L'd
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
17
(一)铁碳合金相图中主要点和线的意义
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: EF、ES、GS、PSK。 • 三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析 转变。 • 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
L+δ
δ+
L+ L+ Fe3C + + Fe3C
F+ Fe3C
4铁碳合金的基本组织及合金相图分析
模块二 金属学的基本知识
3、特性点 A点：纯铁的熔点 ；1538℃ ；Wc=0 C点：共晶点；1148℃； Wc=4.3% D点：渗碳体的熔点； 1227℃； Wc=6.69% S点：共析点 ；727℃； Wc=0.77% G点：纯铁的同素异晶转变点； 912℃ E点：C在γ-Fe中最大溶解度；1148℃； Wc=2.11% P点：C在α-Fe中最大溶解度；727 ℃ Q点： 600 ℃时C在α-Fe中的溶解度
模块二 金属学的基本知识
3、制定热加工工艺： 在铸造工艺方面，根据相图可确定合适的熔化温 度和浇注温度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好； 在锻造工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度 范围（800℃左右）应在奥氏体区；在焊接工艺方面， 含碳量越低，焊接性能越好。 4、应用于热处理生产： 由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织 的变化，可以进行热处理（退火、正火、淬火）。并 且可以正确选择加热温度。
模块二 金属学的基本知识
5、相区及其组织 4个单相区、5个两相区、2个三相共存线 1）4个单相区：
①液相区ACD线以上区域：L ②AESGA区：A
③GPQG区：F
④DFK直线区：Fe3C
2）5个单相区：
①ACEA区域：L+A
②CDFC区域：L+Fe3C ③EFKSE区域：A+Fe3C ④GSPG区域：F+A ⑤PSK线以下区域（室温）：F+Fe3C
模块二 金属学的基本知识
PSK：共析线，含C量在0.0218 % --6.69%的 铁碳合金至此反生共析转变，产生珠光体P ， 又称A1线。 727º C As P(F+Fe3C) ES：C在γ -Fe中的溶解度曲线，又称Acm线。 二次渗碳体析出。 GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入 A，又称A3线。 PQ ： C在α -Fe中的溶解度曲线，三次渗碳体 析出。
第4章铁碳合金相图
四 含碳量对铁碳合金组织 和力学性能的影响
对组织的影响： 对组织的影响： • 含碳量为0.77%时，组织为珠光体； 含碳量为0.77%时 组织为珠光体； 0.77% • 亚共析钢组织为铁素体+珠光体； 亚共析钢组织为铁素体+珠光体； • 过共析钢组织为铁素体+渗碳体 过共析钢组织为铁素体+
100%
P F+P
室温 0.008
L’d
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’d
Fe3CⅠ+L’d
0
0.2 0.4
0.6
0.8 1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
6.69
接下来需要掌 握的一个内容是： 握的一个内容是： 杠杆定律的应用
亚共析钢和过共析钢 室温时，相的相对量： 室温时，相的相对量： 1、室温时的相： 、室温时的相： 铁素体+Fe F铁素体+Fe3C渗碳体 2、相对量 、
L’d Fe3CⅠ+L’d
室温 0.008
Fe
0
0.2 0.4
0.6
0.8 1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
6.69
Fe3C
A 1538 ℃ 纯铁熔点 A N C E G S P Q K F H B J
相图中的点… 相图中的点
D
B 1495 ℃ 0.53 包晶反应 成分 包晶反应L成分 H 1495 ℃ 0.09 包晶反应 成分 包晶反应L成分 J 1495 ℃ 0.17％ 包晶点 ％ N 1394 ℃ 纯铁 δ←→γ E 1148 ℃ 2.11% 碳在γ中 碳在 中 最大溶解度 C 1148 ℃ 4.3% 共晶点 D 1227℃ 6.69 Fe3C熔点 ℃ 熔点 F 1148℃ 6.69共晶中 相成分 ℃ 共晶中S相成分 共晶中 G 912℃ 0%C γ-Fe → α -Fe ℃ P 727℃ 0.0218% ℃ 碳在α中最大溶解度 碳在 中最大溶解度 S 727℃ 0.77% ℃ 共析点γ （ 共析点 →（α + Fe3C) K 727℃ 6.69% Fe3C ℃ Q 600℃ 0.01% ℃
第四章 铁碳相图
综上所述：为了保证工业使用的铁碳合金具有足 够的强度的同时，并具有一定的塑韧性，铁碳合 金的含碳量一般不超过1.3%
三. 对工艺性能的影响 1、切削加工性能
低碳钢中铁素体较多，塑性、韧性好，容易粘刀，而且切屑 不易折断，因此，切削加工性能不好。 高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削加工性 能也不好。 中碳钢硬度和塑性比较适中，切削加工性较好。 一般，钢的硬度为250HB时，具有合适的加工性能。
Fe3CⅡ
Fe3CⅢ Fe3C共析 Fe3C共析
ES
PQ S C
γ
α γ L
网状分布于晶界
薄片状 层片状 基体
标注组织的铁碳相图
§4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 一. 对平衡组织的影响
随着含碳量增加，铁碳合的组织变化如下： F+Fe3CⅢ（工业纯铁）→F+P（亚共析钢） → P（共析钢） → P+Fe3CⅡ（过共析钢）
§3 典型合金的结晶过程：
工业纯铁 ＜0.0218%C 亚共析钢 0.0218-0.77%C 铁碳合金 钢
共析钢 0.77%C
过共析钢 0.77－2.11%C 亚共晶生铁 2.11-4.3%C
白口生铁
共晶生铁 4.3%C 过共晶生铁 4.3－6.69%C
平衡结晶过程：
1） 工业纯铁：0.01%C
纯铁的性能：
工业纯铁含铁 99.8-99.9%，0.1-0.2%的杂质，主要 为碳. 机械性能：
抗拉强度176-274MN/m2 ，屈服强度98-166MN/m2 , 延伸率30-50%，断面收缩率: 70-80%，冲击韧性: 160-200J/cm2，硬度:50-80HB 室温下,强度低,塑韧性好,很少用作结构材料
4铁碳合金相图
莱氏体冷却到727℃时，奥氏体将转变为珠光体， 所以室温下莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为变 态莱氏体，用符号“Ld΄”表示。 莱氏体中由于有大量渗碳体存在，其性能与渗碳体 相似，即硬度高、塑性差。
工程材料及其热处理-2 8
3、单相的基本组织
在铁碳合金中,各个独立存在的相,也可以看成是单 相的基本组织。例如：铁素体组织，渗碳体组织。
4
3、渗碳体
Fe和C形成的间隙化合物。
具有固定的熔点1227℃，固定的化学成分，碳的
质量分数ωc=6.69%， 分子式Fe3C。 Fe3C在铁碳合金中是一种独立的相。性能特点硬而 脆， 相对固溶体，Fe3C属于强化相。渗碳体的数量、 形态、分布对钢的性能影响很大。
工程材料及其热处理-2
5
说明： 高温相：A 室温相主要是：F、Fe3C
3、相区
工程材料及其热处理-2 17
三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结
根据上述分析结果，把铁-渗碳体相图中主要特 性点和线分别列表归纳总结。见表4-1和表4-2。
工程材料及其热处理-2
18
四、铁碳合金的分类 按含碳量不同，铁碳合金分为：工业纯铁、钢 和铸铁三大类。
工程材料及其热处理-2
19
工程材料及其热处理-2
13
2、图中各线的分析
ACD线—液相相
线—固相线
ECF线为共晶线，液相合金冷却到共晶线时， 将发生共晶转变。 ES线为C在A中的溶解度曲线。最大溶解度是E 点，随着温度下降，溶解度减小，直到S点为最小 溶解度点。 3、相区
工程材料及其热处理-2 14
二、下半部分图 形——固态下的结 晶
工程材料及其热处理-2
工程材料及其热处理-2
工程材料及其热处理-2 8
3、单相的基本组织
在铁碳合金中,各个独立存在的相,也可以看成是单 相的基本组织。例如：铁素体组织，渗碳体组织。
4
3、渗碳体
Fe和C形成的间隙化合物。
具有固定的熔点1227℃，固定的化学成分，碳的
质量分数ωc=6.69%， 分子式Fe3C。 Fe3C在铁碳合金中是一种独立的相。性能特点硬而 脆， 相对固溶体，Fe3C属于强化相。渗碳体的数量、 形态、分布对钢的性能影响很大。
工程材料及其热处理-2
5
说明： 高温相：A 室温相主要是：F、Fe3C
3、相区
工程材料及其热处理-2 17
三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结
根据上述分析结果，把铁-渗碳体相图中主要特 性点和线分别列表归纳总结。见表4-1和表4-2。
工程材料及其热处理-2
18
四、铁碳合金的分类 按含碳量不同，铁碳合金分为：工业纯铁、钢 和铸铁三大类。
工程材料及其热处理-2
19
工程材料及其热处理-2
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2、图中各线的分析
ACD线—液相相
线—固相线
ECF线为共晶线，液相合金冷却到共晶线时， 将发生共晶转变。 ES线为C在A中的溶解度曲线。最大溶解度是E 点，随着温度下降，溶解度减小，直到S点为最小 溶解度点。 3、相区
工程材料及其热处理-2 14
二、下半部分图 形——固态下的结 晶
工程材料及其热处理-2
工程材料及其热处理-2
Fe-C相图
4.4.3 合金铸件的组织与缺陷
铸件从宏观组织来看，可分为激冷晶区、柱状晶区和等 轴晶区。 铸件主要的宏观缺陷有缩孔、缩松、气泡、裂纹、偏析 等。
1.铸锭（件）的三晶区
铸件凝固后宏观组织具有 三个性质、晶体形态不同的 三个区域： 激冷区 柱状晶区 等轴晶区
（6）过共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁的凝固过程示意图
过共晶白口铸铁的光学显微组织照片
按组织分区的铁碳合金相图
A A F P A
Fe3CII
L
Ld L L'd Fe3CI + L Ld
L
+ A
P
+ A
P
L Ld L'd
+ A
Fe3CII
+ A
P
L'd
计算含碳量为3.0%的铁碳合金在室温下组织组成物的质量百 分比。 2.11 L 0.77 2.11 Ld
图 渗碳体结构示意图
渗碳体
• 渗碳体(Fe3C)：是铁和碳的化合物，含碳量为6.69％。熔 点为1227C，硬度很高(约为HB800)，脆性大，塑性很 低。在一定温度下能分解为石墨状的游离碳。 一次渗碳体：从液态合金中结晶析出的共晶深碳体。其 形态呈粗大较规则的板片状。 二次渗碳体：从奥氏体中析出的渗碳体称之为二此渗碳 体，一般在奥氏体晶界呈网状分布。 三次渗碳体：从-Fe中析出的渗碳体，沿奥氏体晶界分 布，呈片状。
图 Fe-S相图
5.磷的影响
磷在钢中的存在一般属于 有害元素。 在1049℃时，磷在Fe中的 最大溶解度可达2.55%，在室 温时溶解度仍在1%左右，因 此磷具有较高的固溶强化作 用，使钢的强度、硬度显著 提高，但也使钢的塑性，韧 性剧烈降低，特别是使钢的 脆性转折温度急剧升高，这 种现象称为冷脆。
铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)
亚共析钢室温组织：F＋P， 随C％增加，P含量增加。
含0.20%C钢的组织
含0.45%C钢的组织
含0.60%C钢的组织
室温下相的相对重量百分比：
Q Fe3C
0.45 6.69
100%
6.7%
QF 93.3%
室温下组织组成物的相 对重量百分比为：
QP
0.45 0.77
100%
58.4%
Q
L+A
E
C
A + Fe3C
F + Fe3C
L+Fe3C D 1148 F
727 K
Q
0 0.0218 0.77
Fe
1
2.11
4.3
2
3 ωc% 4
5
6.69
6 Fe3C
一.组元及基本相 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite )
1、纯铁
L
1538℃
δ-Fe
1394℃
γ-Fe
F和Fe3C形态在发生变化 Fe3CⅢ薄片状→共析Fe3C层片状 →Fe3CⅡ网状 →共晶Fe3C连续基体 →Fe3CⅠ粗大片状 含碳量变化→相的相对量变化、形态和分布变化 →组织变化→性能变化
相构成 决定组织 决定性能 决定用途
含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为
工 业
钢
纯 铁
亚共析钢
过共析钢
727 ℃时0.0218% 性能接近于纯铁，强度、硬度低，塑性好
4、奥氏体（A或γ表示）
碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。 金相显微镜下位规则多边形晶粒。 奥氏体体中碳的溶解度较大，727 ℃时0.77%，1148 ℃时
铁碳相图ppt课件
Fe3C
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
5-4 铁碳相图
w ( P ) = 59.4% − 13.4% = 46%
(7) 过共晶白口铸铁（4.3～6.69％C）
室温组织
室温组织：一次渗碳体＋低温莱氏体（ Fe3CⅠ＋Ld’ ) 基体为低温莱氏体Ld’ ，Fe3CⅠ呈长条状。 如 w(C)＝5.0%合金，利用杠杆定律可计算: 组织组成物： Fe3CⅠ＋Ld’
五、铁-石墨相图
铸铁：含碳量大于2.11% (一般为2.5%~4.0%) 铁碳 合金（含Si、Mn、S、P等 元素）。 固溶在F、A中 化合态的渗碳体(Fe3C) 游离态石墨（G）
Fe-G相图
C的 存在 形式
石墨的性能 HBS 3～5 σb＝20MPa δ≈ 0 ak ≈ 0
石墨的晶体结构
石墨对铸铁性能的影响 G →分布于基体中 →空洞 →有效承载面积降低 →力性比碳钢↓ 耐磨性↑ 消震性↑ 缺口敏感性↓ 切削加工性↑ 铸造性能↑(熔点↓ 流动性↑ 收缩率↓)
（3）纯铁的性能与应用
工业纯铁 w(Fe)＝99.8％～99.9％ 力学性能特点：强度、硬度低，塑性、韧性好 抗拉强度 σb＝176～274 Mpa 屈服强度 σ0.2＝98～166 Mpa 延伸率 δ＝30～50％ 断面收缩率ψ＝70～80％ 冲击韧性 ak＝160～200 J/cm2 硬度 HBS 50～80
4.3 − 3.0 × 100% = 59.4% w (γ E ) = 4.3 − 2.11 3.0 − 2.11 w ( Ld ) = w ( LC ) = × 100% = 40.6 4.3 − 2.11
从初晶奥氏体中析出的二次渗碳体的数量为
w ( Fe 3C C ) = w ( Fe 3C C ) max ⋅ w (γ E ) 2.11 − 0.77 × 59.4% = 13.4% = 6.69 − 0.77
(7) 过共晶白口铸铁（4.3～6.69％C）
室温组织
室温组织：一次渗碳体＋低温莱氏体（ Fe3CⅠ＋Ld’ ) 基体为低温莱氏体Ld’ ，Fe3CⅠ呈长条状。 如 w(C)＝5.0%合金，利用杠杆定律可计算: 组织组成物： Fe3CⅠ＋Ld’
五、铁-石墨相图
铸铁：含碳量大于2.11% (一般为2.5%~4.0%) 铁碳 合金（含Si、Mn、S、P等 元素）。 固溶在F、A中 化合态的渗碳体(Fe3C) 游离态石墨（G）
Fe-G相图
C的 存在 形式
石墨的性能 HBS 3～5 σb＝20MPa δ≈ 0 ak ≈ 0
石墨的晶体结构
石墨对铸铁性能的影响 G →分布于基体中 →空洞 →有效承载面积降低 →力性比碳钢↓ 耐磨性↑ 消震性↑ 缺口敏感性↓ 切削加工性↑ 铸造性能↑(熔点↓ 流动性↑ 收缩率↓)
（3）纯铁的性能与应用
工业纯铁 w(Fe)＝99.8％～99.9％ 力学性能特点：强度、硬度低，塑性、韧性好 抗拉强度 σb＝176～274 Mpa 屈服强度 σ0.2＝98～166 Mpa 延伸率 δ＝30～50％ 断面收缩率ψ＝70～80％ 冲击韧性 ak＝160～200 J/cm2 硬度 HBS 50～80
4.3 − 3.0 × 100% = 59.4% w (γ E ) = 4.3 − 2.11 3.0 − 2.11 w ( Ld ) = w ( LC ) = × 100% = 40.6 4.3 − 2.11
从初晶奥氏体中析出的二次渗碳体的数量为
w ( Fe 3C C ) = w ( Fe 3C C ) max ⋅ w (γ E ) 2.11 − 0.77 × 59.4% = 13.4% = 6.69 − 0.77
4铁碳相图
铁碳相图1何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。
2C Fe Fe 3-相图上三条水平线上进行何种类型的反应？3 何谓铁素体?何谓奥氏体?何谓渗碳体?其晶体结构如何?性能如何?4 何谓一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体?何谓共晶渗碳体和共析渗碳体?在显微镜下它们的形态有何特点?铁碳合金中二次渗碳体、三次渗碳体的最大可能含量是多少?5 何谓珠光体?何谓莱氏体、变态莱氏体?计算变态莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体和共析渗碳体的含量是多少?6画出C Fe Fe 3-相图，并分别填写相区中的相和组织组成物。
7.分析20号、45号、T12、共析钢的平衡结晶过程及室温组织，并画出室温平衡组织示意图，根据杠杆定律，计算各组织组成物及相组成物的相对重量。
8 有一过共析钢在室温下C Fe 3的重量百分数为4％，利用杠杆定律判断该钢的含碳量是多少？9 利用杠杆定律计算3.2％C 亚共晶白口铁在室温下组织中珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体的相对含量？按相组成物计算铁素体和渗碳体的相对含量？10 何谓碳素钢？何谓白口铸铁？按室温平衡组织它们可分几类？其各类组织如何？11 今有一含碳2.0％的铁碳合金试样，在室温下从组织中观察到了少量的变态莱氏体，试分析其原因如何？12 今有一含碳2.2％的铁碳合金，室温下组织为珠光体与厚网状的游离渗碳体，没有发现莱氏体，试分析其原因如何？13.Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？14．根据Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因：1）含碳量为1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高；2）在室温下，含碳0.8% 的钢其强度比含碳1.2% 的钢高；3）在1100℃，含碳0.4% 的钢能进行锻造，含碳4.0% 的生铁不能锻造；4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60 、65 、70 、75 等钢制成）；5）钳工锯T8 ，T10,T12 等钢料时比锯10,20 钢费力，锯条容易磨钝；6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
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铁碳相图
1何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。
2C Fe Fe 3
-相图上三条水平线上进行何种类型的反应？
3 何谓铁素体?何谓奥氏体?何谓渗碳体?其晶体结构如何?性能如何?
4 何谓一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体?何谓共晶渗碳体和共析渗碳体?在显微镜下它们的形态有何特点?铁碳合金中二次渗碳体、三次渗碳体的最大可能含量是多少?
5 何谓珠光体?何谓莱氏体?
6画出C Fe Fe 3
-相图，并分别填写相区中的相和组织组成物。
7.分析20号、45号、T12、共析钢的平衡结晶过程及室温组织，并画出室温平衡组织示意图，根据杠杆定律，计算各组织组成物及相组成物的相对重量。
8 有一过共析钢在室温下
C Fe 3的重量百分数为4％，利用杠杆定律判断该钢的含碳量是多少？
9 利用杠杆定律计算3.2％C 亚共晶白口铁在室温下组织中珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体的相对含量？按相组成物计算铁素体和渗碳体的相对含量？
10 何谓碳素钢？何谓白口铸铁？按室温平衡组织它们可分几类？其各类组织如何？
11.Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？。