铁碳相图对共析钢,亚共析钢和过共析钢的详细分析(谷风参考)
铁碳相图对共析钢-亚共析钢和过共析钢的详细分析
共析钢的结晶过程是一个扩散控制的过程，需要足够的时间来
03
完成。
共析钢的物理性质和机械性能
1
共析钢的物理性质和机械性能与其化学成分和组 织结构密切相关。
2
共析钢具有较高的强度和硬度，良好的耐磨性和 耐腐蚀性，以及较好的塑性和韧性。
3
这些性能使得共析钢在机械制造、汽车、航空航 天等领域得到了广泛应用。
过共析钢的物理性质和机械性能
01
02
03
由于过共析钢的碳含量 较高，其强度和硬度相 对较高，但韧性较差。
过共析钢在高温下具有 良好的抗氧化性和耐腐 蚀性，但在低温下容易
发生脆化。
由于组织中存在大量的 二次渗碳体，过共析钢 的耐磨性和高温疲劳强
度较好。
05
铁碳相图对共析钢-亚共 析钢和过共析钢的应用
在这个温度范围内，铁碳相图中的共析反应是放热反应，即 随着温度的降低，液态铁碳合金会逐渐发生共析反应，生成 铁素体和渗碳体。
共析钢的结晶过程
01
共析钢的结晶过程是在一定的温度下，液态的铁碳合金开始发 生共析反应，生成铁素体和渗碳体。
02
随着温度的降低，共析反应会继续进行，直到所有的液态合金
都转变为固态的铁素体和渗碳体。
铁碳相图为制定热处理工艺提供了依据，通过控制加热、保温和冷却过
程，实现对钢材内部组织结构的调控，从而改善其物理和机械性能。
在材料科学中的应用
研究相变行为
铁碳相图揭示了钢在加热和冷却过程中的相变行为，有助 于材料科学家了解材料在不同温度下的组织结构和性能变 化。
探索微观结构与性能关系
通过铁碳相图，可以研究不同成分和温度条件下钢材的微 观结构，进一步探索微观结构与性能之间的关系，为新材 料的开发提供理论支持。
图铁碳相图第四节铁碳相图与铁碳合金
恒温转变线PSK
S 7270 C P Fe3C
珠光体是铁素体和渗碳 体两相的混合物，是共析 反应的产物，用符号“P” 表示。 珠光体是一种双相组织。 一般情况下，两相呈层片 状分布，强度较高、硬度 适中、有一定塑性。
图 铁碳相图
S 7270 C P Fe3C
图 铁碳相图
恒温转变线ECF
LC 11480 C E Fe3C
莱氏体（又称高温莱 氏体）共晶反应的产物， 用符号“Ld”表示。 变态莱氏体（又称低温 莱氏体）是由珠光体、二 次渗碳体和共晶渗碳体组 成，用符号“Ld΄”表示。
图 铁碳相图
LC 11480 C E Fe3C
ABC D
AHJ ECF
含
义
铁碳合金的液相线
铁碳合金的固相线
HJB
LB+ δ →AJ
ECF
LC→AE+Fe3C共晶转变线
GS 奥氏体转变为铁素体的开始线
ES
碳在奥氏体中的溶解度线
PSK As→ Fp+Fe3C 共析转变线
PQ
碳在铁素体中的溶解度线
图 铁碳相图
恒温转变线HJB
LB H 14950 C J
-Fe(<912 C ) 铁的同素异形体：
-Fe(BCC) -Fe(FCC) -Fe(BCC)
（2）铁的固溶体
铁素体 碳原子溶解在-Fe(低温相)和-Fe(高温相)中形成的固
溶体，为bcc结构。Fe原子位于点阵的结点上，而碳原子固 溶到晶格的八面体间隙中。相的强度、硬度较低，但塑性 和韧性较好。一般用F或表示。 奥氏体
1.碳的影响
在C%<1%时，随含碳量的 增加钢的强度、硬度增加，但 塑性、韧性降低； 当C%>1%后，随含碳量的 增加，钢的硬度增加，但强度、 塑性、韧性降低，这是因为 Fe3CⅡ成连续网状分布，进一步 破坏了铁素体基体之间的连接 作用所造成。
铁碳相图对应的显微组织和分析
Fe3CII=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)* A%
最终组织：变态莱氏体Ld’+（由先共晶奥氏体经共析转变的) 珠光体P＋（从先共晶奥氏体沿其晶界析出的）二次渗碳体
枝晶？ Fe3CII？
材
料 亚共晶白口铁
热 处 理 金属模铸造
显 微 组 织 先共晶枝晶+莱氏体（变）
浸 蚀 剂 4%硝酸酒精
3.画出6块样品（20,60,T8,T12,亚，过）的组织示意图， F50MM半圆，标出各相关参数；并结合相图及课堂讨论分析 其特征, 绘出结晶过程示意图(全部手绘);要求分别描述组 织组成和相组成的计算方法。
4.个人感想与体会；你是否从此实验中达到预期的实验目的， 有何收获？
六、课堂讨论
T / ºC
材
料 T12钢
热 处 理 退火
显 微 组 织 珠光体+渗碳体网
浸 蚀 剂 碱性苦味酸溶液
原放大倍数 200
T12钢
浸蚀剂 4％硝酸酒精溶液
碱性苦味酸溶液
Ld: γ+Fe3C Ld’: P+Fe3C
共 晶 白 口 铸 铁
最终组织：变态莱氏体Ld’(珠光体与渗碳体的机械混合物)
特征？ 黑？ 白？
碳素结构钢：用于制造各种加工工具的钢种。用钢中平均含 碳量的两位数字表示，单位万分之一。例如：钢号45，表示 平均含碳量为0.45％的钢。
三、实验设备及样品
1.光学显微镜；
2.标准样品（10个；七种类型） ：
（1）工业纯铁 (< 0.0218%C）: Fe
（2）亚共析钢 (0.0218-0.77%C): 20, 45, 60
铁碳相图对应的 显微组织和分析
一、实验目的
铁碳相图详细讲解要点说明
三、典型铁碳合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁（<0.0218% C），其显微组织为铁素体晶粒，工业上很少应用。
⑵碳钢（0.0218%~2.11%C），其特点是高温组织为单相A，易于变形，碳钢又分为亚共析钢（0.0218%~0.77%C）、共析钢（0.77%C）和过共析钢（0.77%~2.11%C）。
⑶白口铸铁（2.11%~6.69%C），其特点是铸造性能好，但硬而脆，白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁（2.11%~4.3%C）、共晶白口铸铁（4.3%C）和过共晶白口铸铁（4.3—6.69%C）下面结合图3-26，分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。
图3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的位置㈠工业纯铁（图3-26中合金①）的结晶过程合金液体在1~2点之间通过匀晶反应转变为δ铁素体。
继续降温时，在2~3点之间，不发生组织转变。
温度降低到3点以后，开始从δ铁素体中析出奥氏体，在3~4点之间，随温度下降，奥氏体的数量不断增多，到达4点以后，δ铁素体全部转变为奥氏体。
在4~5点之间，不发生组织转变。
冷却到5点时，开始从奥氏体中析出铁素体，温度降到6点，奥氏体全部转变为铁素体。
在6-7点之间冷却，不发生组织转变。
温度降到7点，开始沿铁素体晶界析出三次渗碳体Fe3C III。
7点以下，随温度下降，Fe3C III量不断增加，室温下Fe3C III的最大量为：%31.0%1000008.069.60008.00218.03=⨯--=ⅢCFeQ。
图3-27为工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图。
工业纯铁的室温组织为α+Fe3C III，如图3-28所示，图中个别部位的双晶界内是Fe3C III。
图3-27 工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图 图3-28 工业纯铁的显微组织 400× ㈡ 共析钢（图3-26中合金②）的结晶过程共析钢的含碳量为0.77%，超过了包晶线上最大的含碳量0.53%，因此冷却时不发生包晶转变，其结晶过程及组织转变示于图3 - 29。
共析钢、亚共析钢、过共析钢
共析钢、亚共析钢、过共析钢一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。
铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。
当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。
从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。
即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。
基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。
即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。
2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。
碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。
3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。
这类钢统称为过共析钢。
二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
铁碳合金相图分析应用
铁碳合金相图在实际生产中应用之我见摘要：铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，实际应用中对于钢铁材料的应用以及热加工和热处理工艺的制订也具有重要的指导意义。
铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等, 有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为 Fe-Fe3C相图,相图中的组元只有Fe和Fe3C。
关键词：相图分析结晶应用一、铁碳合金基本相1、铁素体δ相高温铁素体：C固溶到δ-Fe中，形成δ相。
α相铁素体（用F表示）：C固溶到α-Fe中，形成α相。
F强度、硬度低、塑性好（室温：C%=0.0008%,727度：C%=0.0218%）。
2、奥氏体γ相奥氏体（用A表示）：C固溶到γ-Fe中形成γ相）强度低，易塑性变形3、渗碳体 Fe3C相（用Cem表示），是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物,渗碳体的熔点高，机械性能特点是硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态, 对铁碳合金的机械性能有很大影响。
二、Fe-Fe3C相图分析1、相图中的点、线、面三条水平线和三个重要点（1）包晶转变线HJB，J为包晶点。
1495摄氏度，C%=0.09-0.53% L+δ→A（2）共晶转变线ECF, C点为共晶点。
冷却到1148℃时, C点成分的L发生共晶反应：L →A（2.11%C）+Fe3C（6.69%C，共晶渗碳体）共晶反应在恒温下进行, 反应过程中L、A、Fe3C三相共存。
共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物, 称莱氏体, 以符号 Le表示。
（3）共析转变线PSK，S点为共析点。
合金（在平衡结晶过程中冷）却到727℃时, S点成分的A发生共析反应：A →F（0.0218%C）+Fe3C（6.69%C、共析渗碳体）—P（珠光体）。
共析反应在恒温下进行, 反应过程中, A、F、Fe3C三相共存。
共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物, 称珠光体, 以符号P表示。
铁碳相图
铁碳相图
温度降低(350C~MS)时，碳原子扩散能力更低，铁
素体在奥氏体的晶界或晶内某些晶面上长成针状，碳
原子在铁素体内一定的晶面上以断续碳化物小片的形
式析出，从而形成了下贝体。
铁碳相图
（2）贝氏体的组织形态及性能
上贝氏体中短杆状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶
内生长的铁素体条间，在光镜下呈羽毛状（左图）。下
开始转变相转变终了的时间
点，描绘在以温度为纵坐标、
时间为横坐标(以对数表示)
的坐标图上，并分别连线，
即得到所要测定的C曲线。
铁碳相图
C曲线分析
（1）MS线和MF线是奥氏体向马氏体开始转变和转
变终了温度。 A1的~ MS之间转变开始线以左的区域为
过冷奥氏体区。转变终了线以右和MF点以下为转变产
物区。开始转变和转变终了线之间为转变过渡区（过
铁碳相图
（2）合金元素的影响： 除Co外，所有溶于奥氏体的合金元素都增加奥氏体 的稳定性，即使C曲线右移。
但是当合金元素未溶于奥氏体中，以碳化物的形式
存在时，它们将降低奥氏体的稳定性，即使C曲线左移。
铁碳相图
（3）加热温度和保温时间的影响： 加热至Ac1，以上温度时，随着奥氏体化温度的提 高和保温时间的延长．奥氏体的成分更加趋于均匀； 未溶碳化物减小；晶粒长大，晶界面积减小。结果 降低了过冷奥氏体在冷却转变时分解的形核率，使 奥氏体稳定性增加，C曲线右移。
度与过冷奥氏体转变产物及其转变量之间的关系。
铁碳相图
（1）CCT曲线分析
共析钢的CCT曲线中无贝氏
体转变区，珠光体转变区下部多
一条转变中止线K、PS、PZ分别
为奥氏体转变为珠光体的开始线 和终了线。当连续冷却曲线碰到 K线时，过冷奥氏体中止向珠光 体型组织转变，而继续冷却一直
什么是共析钢、亚共析钢、过共析钢
什么是共析钢、亚共析钢、过共析钢一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。
铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。
当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。
从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。
即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。
基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。
即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。
2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。
碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。
3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。
这类钢统称为过共析钢。
二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo 为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N （牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
干货丨铁碳相图顶级解读
干货丨铁碳相图顶级解读铁碳相图基础篇Fe-C合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
1、Fe-C相图中重要的点2、Fe-C相图中重要的线3、Fe-C合金平衡结晶过程Fe-Fe3C相图中的相：Ⅳ、过共析钢（0.77%<C%<2.11%）Ⅴ、共晶白口铁（C%=4.3%）Ⅵ、亚共晶白口铸铁（2.11%<C%<4.3%）Ⅶ、过共晶白口铸铁（C%>4.3%）是不是已经凌乱了，不要急，咱们再从下面这个角度继续推演这个过程：铁碳相图可视篇组织及相组成计算接下来让我们们看一下含碳量不同的液相的析晶过程：C%很低亚共析共析过共析亚共晶共晶过共晶铁碳相图升华篇板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多成群的、相互平行排列的板条所组成的板条束。
空间形状是扁条状的，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）回火马氏体：低温（150～250oC）回火产生的过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物共同组成的组织。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
珠光体：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体组成的片层相间的机械混合物；特征：呈现珍珠般的光泽；力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好马氏体＋下贝氏体＋屈氏体回火屈氏体：碳化物和a-相的混合物。
特征：它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。
其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。
莱氏体：奥氏体与渗碳体的共晶混合物。
实验十铁碳合金显微组织的观察及分析
实验十铁碳合金显微组织的观察及分析总结报告班级：冶金E111姓名：杨泽荣学号：摘要：依据铁碳相图分析了不同成分铁碳合金及其形貌特征,解释了如何鉴别细网状铁素体和网状渗碳体，冷却速度对组织形貌和相对量有无影响，各类铸铁的组织对性能有何影响等问题。
关键词：铁碳合金组织形貌铁碳相图1 实验设备与材料光学显微镜，标准试验样品若干2 实验原理2.1 铁碳相图2.2铁碳组织组成物铁素体:碳在体心立方铁中的固溶体δ–Fe（C）和α-Fe（C），通常也成δ铁素体和α铁素体。
奥氏体:碳在面心立方铁的固溶体γ-Fe（C）珠光体:奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。
广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。
在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以片要比渗碳体厚得多.在条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为。
莱氏体:莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
渗碳体: Fe 和C 形成的Fe3C化合物2.3含碳量不同情况下的析出相及其组织形貌。
根据组织特点及含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。
钢又可根据含碳量分为亚共析钢、共析钢、过共析钢；铸铁根据含碳量也可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁。
⑴工业纯铁纯铁在室温下具有单相铁素体组织。
含碳量＜0. 02 %的铁碳合金通常称为工业纯铁，它为两相组织，即由铁素体和极少量的三次渗碳体组成。
显微组织中的黑色线条是铁素体的晶界，亮白色的基底是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体。
⑵亚共析钢亚共析钢的含碳量在0.02%～0.77%范围内，其显微组织是由铁素体和珠光体组成。
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铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 莱氏体 珠光体：共析反应的产物，是F与Fe3C片层相间的两 相混合物 莱氏体：共晶反应的产物，高温莱氏体是A与Fe3C两 相混合物, 室温莱氏体是经珠验学光习体与Fe3C的两相混合物9
二、铁碳合金相图的分析
氏体。
经验学习
奥氏体
6
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
纯铁的同素异构转变
铁的同素异构转变
铁在固态冷却过程中有两次 晶体结构变化，其变化为：
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
经验学习
7
⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零 Fe3C是一个亚稳相，在一
相图的简化
经验学习
10
⒈ 特征点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
⇄
经验学习
L+Fe3C
11
⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ACD，
固相线—AECF ⑵ 两条水平线：
ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C
共晶产物是A与Fe3C的机械 混合物，称作莱氏体, 用Le 表示。为蜂窝状, 以Fe3C为 基，性能硬而脆。
经验学习
共析反应转变为珠光体。温度继续下降，F 中析出
Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合, 且量少, 忽略不计.
经验学习
23
℃
+
1点以上：L
1～2点：LA
+
2～3点：A
定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
由于碳在-Fe中的溶解度
钢中的渗碳体
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石
墨的形式存在。
铸铁中的石墨
经验学习
8
三个基本相：铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一 般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金平衡 组织中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。 五种组织组成物：
Q4
9
Q Fe3C 100% 88.5%
11.5%
经验学习
21
共析钢的结晶过程
经验学习
22
(二) 亚共析钢的结晶过程 以0.40%C的钢为例
Ⅲ
A
H
B
J
合金在3点以前通过匀晶
—包晶—匀晶反应G S
P
+Fe3C
沿GS线变到S点， A发生
基本的工具，是
研究碳钢和铸铁
的成分、温度、
组织及性能之间
关系的理论基础,
是制定热加工、
热处理、冶炼和
铸造等工艺依据.
经验学习
4
一、铁碳合金的基本相和性能
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称 铁素体, 用F 或 表示。
碳在δ-Fe中的固溶体称
δ -铁素体，用δ 表示。
铁素体
都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低, 在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
2
铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为相图的组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已 无实用价值。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
经验C%学(习at%) →
C3
铁碳合金相图是
研究铁碳合金最
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⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆
① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C)
② 共晶白口铸铁 (4.3%C)
③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C)
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(一) 共析钢的结晶过程 合金液体在 1-2
点间转变为A。 到S点发生共析 转变：
莱氏体
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PSK：共析线
S ⇄FP+ Fe3C
L+ Fe3C
共析转变的产物是 F与
Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
珠光体的组织特点是
两相呈片层相间分布,
性能介于两相之间。
珠光体 经验学习
PSK线又称A1线 。
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⑶ 其它相线 GS—A⇄ F 固溶
体转变线, GS又 称A3 线。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
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⑵ 奥氏体:
碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强 度低、塑性好，钢材 热加工都在A 区进行.
碳钢室温组织中无奥
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三、典型铁碳合金的平衡结晶过程
铁碳合金按成分可分为三类： ⑴ 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
⑵ 钢(0.0218~2.11%C) 高温组织为单相A
① 亚共析钢 (0.0218~0.77%C)
② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢
(0.77~2.11%C)
第四节 铁碳合金相图
1、铁碳合金的基本相与性能 2、铁碳合金相图与结晶过程 3、含碳量对铁碳合金组织性能的影响 4、铁碳合金相图的应用
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铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的金属材料。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢。
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
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ES—碳在 -Fe中
的固溶线。又称 Ac m线。
PQ—碳在-Fe
中的固溶线。
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⒊ 相区 ⑴ 单相区：
L、A、F、Fe3C ⑵ 两相区: L+A、
L+Fe3C、A+Fe3C、 A+F、F+Fe3C
⑶ 两个三相区： 即ECF(L+A+ Fe3C)、PSK(A+F+ Fe3C)两条水平线
Q Fe3C 100% 88.8% 11.2%
珠光体中的渗碳体称共析
渗碳体。
S点以下，共析 F 中析出 Fe3CⅢ，与共析Fe3C结合 不易分辨。室温组织为P。
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珠光体
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室温下，珠光体中两
相的相对重量百分比
1
2
是多少？
Q
4L QL
3
6.69 0.77 88.5% 6.69 0.0008
AS⇄FP+Fe3C, A 全部转变为 珠光体。
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℃
+
1点以上：L
+
1～2点：LA
2～3点：A
+
3～3'点： AP 3'点以下：P
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珠光体在光镜下呈指纹状. 转变结束时，珠光体中相
的相对重量百分比为：
QF
SK PK
6.69 0.77 6.69 0.0218
88.8%,