铁碳合金非平衡组织观察与分析

4
2 45钢840℃水淬（混合M）
5
3 45钢840℃油淬（淬火M+T）
6
4 45钢760℃水淬（淬火M+F）
7
5 45钢840℃水淬400 ℃ 回火（回火T）
8
6 45钢840℃水淬650 ℃ 回火（回火S）
9
7 T12钢球化退火（球状P⇒F+粒状K）
10
8 T12钢780℃水淬（淬火M+K+ A´ ）
840℃油淬 760℃水淬 840℃水淬+400℃回火 840℃水淬+650℃回火 球化退火 780℃水淬 780℃水淬+200℃回火 920℃水淬 正火 锻后空冷 920℃水淬 等温淬火 等温淬火 正火
M+T M+F 回火T 回火S 球状P 淬火M +K+A´ 回火M +K+A´ 粗大M +A´ 魏氏组织（W） 魏氏组织W 板条M B上 B下 B粒状
3、渗碳体（ Fe3C ）：铁与碳形成的金属化合物。 性能---硬度高，脆性大。
4、珠光体（ P ）：F与Fe3C组成的机械混合物。 性能---力学性能介于两者之间。
5、莱氏体（ Ld ）：A与Fe3C组成的机械混合物。 性能---硬度高，塑性差。
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第3章 铁碳合金
第二节 铁碳相图分析
引言： 关于铁碳合金状态图
铁碳合金非平衡组织观察与分析
一、实验目的： 1.研究淬火温度、冷却速度、回火温度对45钢和T12
钢组织的影响。 2. 熟悉钢热处理后的基本组织金相特征。
二、实验概述： 1. 铁碳合金相图及其作用； 2. 钢热处理后的基本组织金相特征（见下表）
三、实验内容及要求： 1. 认真观察分析碳钢热处理后的组织及其形貌特征； 2. 完成电子实验报告
Fe—Fe3C合金平衡相图
共
析

共 晶 白 口 铁
亚共晶白口铁
过共晶白口铁
2
序号 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
铁碳合金非平衡组织试样
试样名称 处理状态
显微组织
45钢
840℃正火
S+F
45钢
840℃水淬
M
45钢 45钢 45钢 45钢 T12钢 T12钢 T12钢 T12钢 T12钢 45钢 20钢 65Mn钢 GCr15钢 20CrMnTi
第三节 铁碳相图的应用
1、选用材料： 由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，
从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求 的性能来选择不同含碳量的材料。 2、叛断切削加性能：
低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中铁素体 含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。 3、制定热加工工艺：
浸蚀剂 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
3
4%硝酸酒精溶液
1
45钢正火（S+F）
纵坐标：代表温度。
横坐标：代表含碳量。
2、几个概念
纯铁
钢
铸铁
共析钢
亚共析钢
过共析钢
共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
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第3章 铁碳合金
3、特性点
A点：纯铁的熔点
1538℃
C点：共晶点
1148℃
D点：渗碳体的熔点
1227℃
S点：共析点
727℃
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℃
ES：C在A中的溶解度曲线，又称Acm线。 ECF：共晶线，含C量2.11 % --6.69%的铁碳合金至此发生共
晶反应，结晶出A与Fe3C混合物---莱氏体Ld。 PSK：共析线，含C量在0.0218 % --6.69%的铁碳合金至此反
生共析反应，产生珠光体P ，又称A1线。
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第3章 铁碳合金
1、概念：表示铁碳合金在不同成分和温度下 的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。 又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通 过实验的方法建立起来的。 2、作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸 造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。
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第3章 铁碳合金
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第3章 铁碳合金
一、铁碳相图分析
1、相图的坐标
18
16 20CrMnTi钢950 ℃正火 （B粒状）组织
19
M形成
A′
片状M
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第3章 铁碳合金
第一节 铁碳合金的基本组织
1、铁素体（F）：碳与α-Fe形成的间隙固溶体。 性能---强度和硬度低，塑性和韧性好。
2、奥氏体（A）：碳与γ-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727℃ 时存在。 性能---塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、 轧制时常要加热到A， 可提高塑性，易于加工。
11
9 T12钢 780℃水淬 200 ℃回火（回火M+K+ A´ ）
12
10 T12钢920℃水淬（粗大M+A´）
13
11 高碳钢（T12钢）魏氏组织
14
12 中碳钢（45钢）魏氏组织
15
13 低碳钢（20钢）板条M组织
16
14 65Mn钢等温淬火（上B ）组织
17
15 GCr15钢等温淬火（下B ）组织
在铸造工艺方面，根据相图可以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应在奥氏体区。 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。并且可以正确选择加热温度。
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P点：C在α-Fe中最大溶解度 727 ℃
Q点：室温时C在α-Fe中最大溶解度
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第3章 铁碳合金
4、特性线
ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全 部转化为液相。
AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热 至此开始转化。
GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。