共析钢结晶过程示意图
铁碳相图对共析钢,亚共析钢和过共析钢的详细分析
到S点发生共析
转变：
AS⇄FP+Fe3C,
A 全部转变为
珠光体。
1点以上：L
℃
+
1～2点：LA
2～3点：A
+
+
3～3'点： AP
3'点以下：P
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：
SK 6.69 0.77 QF 88.8%, PK 6.69 0.0218 Q Fe3C 100% 88.8% 11.2%
D C F
E
3
4
E2 QLe ' QLe EC 2C 2.11 0.77 QFe3CII EC 6.69 0.77 Q 100% QLe ' QFe3CII
室温下相的相对重量百分比?
亚共晶白口铁的结晶过程
(六) 过共晶白口铁的结晶过程 1~2点间从液相中析出Fe3C, 这种渗碳体称一次渗碳 体，用 Fe3CⅠ表示，呈粗条片状。到2点，余下的液 相成分变到C点并转变为Le。
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
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。
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。
材料物理题库-22
名词解释：配位数：一个原子具有的第一邻近（原子或离子）数。
费米能级：费米能级表示的是金属在绝对零度时的最高填充能级。
能带：许多原子聚集，由许多分子轨道组成的近乎连续的能级带。
价带(Valence band)：价电子能级展宽成的能带(可满可不满)满带(Filled band)：添满电子的价带空带(Empty band)：价电子能级以上的空能级展宽成的能带导带(Conduction band)：0 K 时最低的可接受被激发电子的空带禁带(Band Gaps)：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙（Δ Eg）固溶体(Solid Solution)：杂质原子（或离子、分子）均匀分布（溶）于基质晶格中的固体。
点缺陷(Point Defect)：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区线缺陷(位错Dislocation)：仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷一或数列原子发生有规则的错排弛豫：偏离了原平衡态或亚稳态的体系回复到原状态的过程 .相数 p：系统内性质相同且均匀部分的种类数独立组分数C：平衡系统中各相组成的最少纯物质数，等于纯物质数减去独立化学反应数。
自由度数 F：相平衡系统中可独立改变而不引起相变的变量数共晶：共晶是指凝固时由一个液相同时生成两个不同的固相。
共析：即两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变。
包晶：在结晶过程先析出相进行到一定温度后新产生的固相大多包围在已有的旧固相周围生成。
表面张力：扩张表面时单位长度上所需要的力。
表面能：增加单位面积的表面所需要做的功。
构象：高分子链由于单键内旋转形成的不同空间排列方式。
内聚能： 1 摩尔分子聚集在一起的总能量，或1 摩尔液体蒸发，或 1 摩尔固体气化的总能量。
表面(Surface)：固体与气体或液体的界面取向：链段、大分子链、晶粒（取向单元）在外力作用下，沿一定方向排列聚合物合金：两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而成的宏观上均匀、连续的高分子材料。
(2)典型合金的冷却过程分析
（2）典型合金的冷却过程分析图2-29 典型铁碳合金结晶过程示意图① 共析钢的冷却过程分析如图2-29所示，过Wc=0.77%的点作一条垂直于横轴的垂线（合金线）Ⅰ，与相图分别交于1、2、3（S ）点温度，以这三点温度为界，分析其冷却过程。
合金在1点以上全部为液相(L)，当缓冷至与AC 线相交的1点温度时，开始从液相中结晶出奥氏体(A)，奥氏体的量随温度下降而增多，其成分沿AE 线变化，剩余液相逐渐减少，其成分沿AC 线变化。
冷至2点温度时，液相全部结晶为与原合金成分相同的奥氏体。
2～3点(即S 点)温度范围内为单一奥氏体。
冷至3点(727℃)时，发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体，构成交替重叠的层片状两相组织，称为珠光体，其共析转变式为：这种在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两种一定成分的固相转变，称为共析转变。
共析转变在恒温下进行，该温度称为共析温度；发生共析转变的成分称为共析成分，共析成分是一定的；共析转变后的组织称为共析组织或共析体。
共析转变后的铁素体和渗碳体又称共析铁素体和共析渗碳体。
由于在固态下原子扩散较困难，故共析组织均匀、细密。
在3点以下继续缓冷时，铁素体成分沿PQ线变化，将有少量三次渗碳体（Fe3CⅢ）从铁素体中析出，并与共析渗碳体混在一起，不易分辨，而且在钢中影响不大，故可忽略不计。
共析钢冷却过程如图2-30所示，其室温组织为珠光体。
图2-30 共析钢结晶过程示意图珠光体力学性能介于铁素体与渗碳体之间，即强度较高，硬度适中，有一定塑性。
珠光体的显微组织如图2-31所示②亚共析钢冷却过程分析图2-29中合金Ⅱ为W c=0.45％的亚共析钢。
合金Ⅱ在3点以上的冷却过程与共析钢在3点以上相似。
当合金冷至与GS线相交的3点时，开始从奥氏体中析出铁素体。
在3～4点之间，组织为奥氏体和铁素体，温度缓冷至4点时，剩余奥氏体的碳的质量分数达到共析成分(W c=0.77％)，发生共析转变形成珠光体。
共析钢的结晶过程和组织转变
共析钢的结晶过程和组织转变共析钢是指含有两种以上的元素，当经过相变时，会形成两个以上的固相同时的钢铁材料。
共析钢的结晶过程及组织转变，是一个极其复杂的过程，其主要与原料中的元素成分、热力学条件、以及冷却速度等因素有关。
共析钢的结晶过程是从液相到固相的转化过程，根据不同的组成和特性，其结晶方式也有所不同。
一般而言，共析钢的结晶过程可以分为五个阶段：初固、完全共晶、去定共晶、残余共晶和针状铁素体。
其中，完全共晶是指共晶固相钢中原油的量达到最大，其组织是由等量的铁素体和伴生的共晶相组成。
在组织转变方面，共析钢是一种具有明显点状铁素体和针状铁素体相混合的组织。
针状铁素体是共析钢中一种具有明显的变质损伤的相。
在共晶SAE783材料中，在800℃煮制2小时的条件下，针状铁素体会向共晶中Diffuse，从而增加了热稳定性。
同时，沿着黄花岗岩升华道在不同转变过程中会形成许多的针状铁素体。
因此，在共析钢中，针状铁素体不仅有重要的力学性能，同时它也能够对材料的耐热性起到明显的提高作用。
为了得到理想的共析钢组织，需要通过合理的热处理工艺来实现。
其中，共析钢热处理的方案必须考虑材料的化学成分、钳口工艺特征、以及预期的物理-机械性能等多个因素。
通过控制热处理温度和时长来实现材料的细化处理和组织转变。
而且，在热处理过程中，还需要处理好材料的冷却过程，以确保产生理想的共析钢组织。
总之，共析钢结晶过程及组织转变是一个非常复杂而且重要的热处理工艺。
在进行共析钢的制备和应用过程中，需要充分了解其特性及工艺要求，并遵循工艺步骤进行操作，以确保生产出高质量、稳定性好的共析钢材料。
铁碳合金相图解析
b
14
三、过共析钢的结晶过程分析
图1-36 过共析钢结晶过程示意图
图1-37 过亚 共析钢的显 微组织
b
15
四、共晶白口铸铁的结晶过程分析
图1-38 共晶白口铸铁结晶过程示意图
图 1-39 共 晶 白 口 铸铁的显微组织
b
16
五、亚共晶白口铸铁的结晶过程分析
图1-40 亚共晶白口铸铁结晶过程示意图
b
5
知识点二 Fe- Fe3C相图分析
b
6
图1-30 Fe- Fe3C相图
简化的Fe- Fe3C相图
b
7
1、主要特性点
表1-4简化Fe- Fe3C相图中的特性点
特性点 符号
A
温度/℃ ωc（%）
1538
0
含义 熔点：纯铁的熔点
C
1148
4.3 共晶点：发生共晶转变L4.3—→Ld(A2.11%+Fe3C共晶)
四个单相区。
（2）两相区 简化的Fe- Fe3C相图中有五个两相区，即
L+A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C两相区、A+F两相
区和F+ Fe3C两相区。
每个两相区都与相应的两个单相区相邻；两条三相共存线，
即共晶线ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析线PSK，A、F
和Fe3C三相共存。
b
10
图1-46 铁碳相图与铸锻 工艺间的关系
b
22
3、在锻压生产上的应用
钢在室温时组织为两相混合物，塑性较差，变形困难。而奥氏体的强 度较低，塑性较好，便于塑性变形。因此在进行锻压和热轧加工时， 要把坯料加热到奥氏体状态。加热温度不宜过高，以免钢材氧化烧损 严重，但变形的终止温度也不宜过低，过低的温度除了增加能量的消 耗和设备的负担外，还会因塑性的降低而导致开裂。所以，各种碳钢 较合适的锻轧加热温度范围是：始锻轧温度为固相线以下100~200℃； 终锻轧温度为750~850℃。对过共析钢，则选择在PSK线以上某一温 度，以便打碎网状二次渗碳体。
钢铁结晶过程及其平衡组织
1.共析钢的结晶过程及平衡组织图中（1）线的共析钢从高温液态冷却时，与相图中的AC、.AE和.PSK线分别交于1、2、3点。
该合金在1点温度以上全部为液相（L）；缓冷至1点温度时，开始从液相中结晶出奥氏体；缓冷至2点温度时，液相全部结晶为奥氏体；当温度缓冷至3点温度时（727℃）时，奥氏体发生共析转变，生成珠光体组织，用符号P表示，共析转变式为。
这种由一定成分的固相，在一定温度下同时析出紧密相邻的两种或多种不同固相的转变，称为共析转变，发生共析转变的温度称共析温度。
当温度继续下降时，铁素体成分沿PQ线变化，将会有少量的渗碳体（称为Fe3CⅢ）从铁素体中析出，并与共析渗碳体混在一起，这种渗碳体（Fe3CⅢ）在显微镜下难以分辩，故可忽略不计。
因此，共析钢的室温平衡组织为珠光体。
2、亚共析钢的结晶过程及平衡组织以图中（2）合金为例。
冷却时与图中的AC、.AE.、GS和PSK线分别交于1、2、3、4点。
该合金在3点以上的结晶过程与共析钢的结晶过程相似。
当其缓冷至3点时，开始从奥氏体中析出铁素体，并且随温度的降纸，铁素体量不断增多，成分沿GP线变化，奥氏体量逐渐减少；当温度降至4点（727℃）时，剩余奥氏体的含碳量达到共析成分（Wc=0.77%），此时会发生共析转变，生成珠光体。
随后的冷却过程中，也会从铁素体中析出三次渗碳体（Fe3CⅢ），但因量少忽略不计，因此亚共析钢的室温平衡组织为珠光体和铁素体。
必须指出，随亚共析钢含碳量的增加，组织中铁素体量将减少。
图中白亮色部分为铁素体，呈黑色或片层状的为珠光体。
3、过共析钢的结晶过程及平衡组织过共析钢的结晶过程以图中（3）中合金为例。
冷却时与图中AC、.AE、.ES和PSK线分别交于1、2、3、4点。
该合金在3点以上的结晶过程与共析钢的结晶过程相似。
当其缓冷至3点时，开始从奥氏体中析出渗碳体（称此为二次渗碳体Fe3CⅡ），随温度的降低，二次渗碳体量逐渐增多，而剩余奥氏体中的含碳量沿ES线变化，当温度降至4点（727℃）时，奥氏体的含碳量达到共析成分（Wc=0.77%），此时会发生共析转变，生成珠光体。
材料科学基础-第四章_铁碳合金与铁碳相图
⑥
1 2
3
4
过共晶白口铸铁结晶过程示意图
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
Ld′ Fe3CⅡ P
亚共晶白口铸铁（wC= 2.11% ~ 4.3%）的室温组织 P＋ Fe3CII ＋Ld
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
例1 分别计算含量碳为0.3%和1.0%的铁碳合金在室温下的相 组成物的相对量和组织组成物的相对量。假设铁素体和渗碳体 的密度相同，铁素体中的含碳量为零。
共析渗碳体
在727C通过共析反应生成的渗碳体，呈层片状。
三次渗碳体（Fe3CⅢ）
在727C以下从铁素体中析出的渗碳体，呈细小片条状。
特别说明：
5种Fe3C除对铁碳合金性能有不同影响外，本质上并无不同，都 是同一种相，只是显微组织形貌特征不同而已。
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.2 铁碳合金相图分析
L+ (0.09) 1495C
1538C
(0.53)
(0.17)
L
1394C +
L+
1148C
(2.11)
(4.3)
912C
+Fe3C
+
(0.0218) (0.77)
727C
1227C
L+Fe3C
+Fe3C
Fe3C
Fe-Fe3C相图
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.1 铁碳合金的基本相 第一节 铁碳合金的基本相 一、铁素体（Ferrite）
定义：碳溶解在体心立方晶格的 -Fe中形成的间隙固溶体。
典型铁碳合金的结晶过程
一、共析钢的结晶过程图中Ⅰ表示共析钢（Wc＝0.77％），合金在1点以上为液体（L），当缓冷至稍低于1点温度时，开始从液体中结晶出奥氏体（A），A的数量随温度的下降而增多。
温度降到2点时，液体全部结晶为奥氏体。
2～S点之间，合金是单一奥氏体相。
继续缓冷至S点时，奥氏体发生共析转变，转变成珠光体（P）。
727℃以下，P基本上不发生变化。
故室温下共析钢的组织为P。
共析钢的结晶过程如下图。
二、亚共析钢的结晶过程图3－6中合金Ⅱ表示亚共析钢。
合金在1点以上为液体。
缓冷至稍低于1点，开始从液体中结晶出奥氏体，冷却到2点结晶终了。
在2～3点区间，合金为单一的奥氏体组织，当冷却到与GS线相交的3点时，开始从奥氏体中析出时，就会将多余的碳原子转移到奥氏体中，引起未转变的奥氏体的含碳量增加。
沿着GS线变化。
当温度降至4点（727℃）时，剩余奥氏体含碳量增加到了Wc＝0.77％，具备了共析转变的条件，转变为珠光体。
原铁素体不变保留了在基体中。
4点以下不再发生组织变化。
故亚共析钢的室温组织为铁素体＋珠光体。
亚共析钢的结晶过程如图3－8所示。
三、过共析钢的结晶过程图3-6中合金Ⅲ表示过共析钢。
合金在1点以上为液体，当缓冷至稍低于1点后，开始从液体中结晶出奥氏体，直至2点结晶终了。
在2～3点之间是含碳时为合金Ⅲ奥氏组织。
缓冷至3点时，奥氏体中开始沿晶界析出渗碳体（即二次渗碳体）。
随着温度不断降低，由奥氏体中析出的二次渗碳愈来愈多，而奥氏体中的含碳量不断减少，并沿着ES线变化。
3～4点之间的组织为奥氏体＋二次渗碳体。
降至4点（727℃）时，奥氏体的成分达到了共析成分，于是这部分奥氏体发生共析反应，转变为珠光体。
在4点以下，合金的组织不再发生变化。
故室温组织为珠光体＋二次渗碳体。
过共析钢结晶过程如图3－9。
图3-6中合金Ⅲ表示过共析钢。
合金在1点以上为液体，当缓冷至稍低于1点后，开始从液体中结晶出奥氏体，直至2点结晶终了。
在2～3点之间是含碳时为合金Ⅲ奥氏组织。
第三章第二节课
At Room Temp.: Le’ (P+Ｆe3C) Ｆ
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Changchun University of Science and Technology 长春理工大学
Chapter 3. Fe-Fe3C Phase Diagram
共晶白口铸铁的组织组成物－相对质量百分数： ★ 共晶白口铸铁的组织组成物－相对质量百分数：
P%=100%
★ 共析钢的相组成－相对质量百分数： 共析钢的相组成－相对质量百分数：
6.69 − 0.77 α% = ×100% = 88% 6.69 Fe3C% =1−88% =12%
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Changchun University of Science and Technology 长春理工大学
Chapter 3. Fe-Fe3C Phase Diagram
6.69 − 0.4 α% = ×100% = 94% 6.69 F C% =1−94% = 6% e3
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Chapter 3. Fe-Fe3C Phase Diagram
成分范围: 成分范围 0.0218 - 0.77%C
Chapter 3. Fe-Fe3C Phase Diagram
六、亚共晶白口铸铁的平衡凝固过程 (C=3%) 成分范围： 成分范围： 2.11 - 4.3% C
γ γ + Le
γ + Fe3CⅡ+Le P+Fe3CⅡ+Le’
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第四章 铁碳合金
wγ ＝
6.69 4.30 100% 6.69 2.11
＝52%
＝1-52%＝48% 含碳量在2.11%～6.69%之间的合金，都要进行共晶转变，这类合 金叫做铸铁，因组织中都含有莱氏体，并因断口呈银白色而叫做白口 铸铁。
3
wFe C
其中，碳含量在2.11%～4.30%之间的合金叫亚共晶白口铸铁 。这类合金由液相开始凝固时，从BC线开始析出先共晶奥氏体， 然后剩余液相在共晶温度通过共晶转变为莱氏体。先共晶奥氏体 一般具有树枝晶的形貌。值得指出的是在共晶温度1148℃与共析 温度727℃之间，先共晶奥氏体和共晶奥氏体中的碳含量都将从 2.11%降至0.77%，并析出二次渗碳体(用Fe3CⅡ表示)，随后又都 在727℃转变为珠光体。 含碳量为4.3%～6.69%范围内的合金叫过共晶白口铸铁。这 类合金冷却时，冷却到CD线开始从液相中析出先共晶渗碳体，然 后剩余液相在共晶温度通过共晶转变为莱氏体。先共晶渗碳体呈 板片状，也称为一次渗碳体(用Fe3CⅠ)。
图4.4
渗碳体晶胞中的原子数
4.2
4.2.1
Fe-Fe3C相图分析
相图中的点、线、区及其意义
图4.5
Fe-Fe3C相图
相图上的液相线是ABCD，固相线是AHJECF，相图中有五个单相 区，分别是： ABCD以上——液相区(L) AHNA——δ 固溶体区(δ ) NJESGN——奥氏体区(γ ) GPQG——铁素体区(α ) DFKL——渗碳体区(Fe3C或Cm) 相图上有七个两相区，它们分别存在于相邻两个单相区之间， 这些两相区分别是： ABJHA——液相＋δ 固溶体区(L＋δ ) JBCEJ——液相＋奥氏体区(L＋γ ) DCFD——液相＋渗碳体区(L＋Fe3C) HJNH——δ 固溶体＋奥氏体区(δ ＋γ ) GSPG——铁素体＋奥氏体区(α ＋γ ) ECFKSE——奥氏体＋渗碳体(γ ＋Fe3C)
结晶过程
高温条件下珠光体发生分解；显著提高钢的再结晶温度，使铬钼钢具有良好的耐热性能。 加钒： 能显著地细化晶粒，使钢的强度和韧性进一步提高；具有防止钢在高温下
2. 过程 （1）预脱氧：扒除氧化渣后，加入锰铁，快速去除 FeO。 铸造铝合金的分类 Al-Si 类；Al-Cu 类；Al-Zn 类；Al-Mg 类。 Al-Si 二元合金相 图及组织 1. 相图分析注：室温下平衡组织：α+β α-硅溶入铝中形成的固溶体，也称（Al）相； β-铝溶入硅中形成的固溶体，也称（Si）相；
当温度低于 GS 线时有先共析铁素体析出，当温度达到共析转变温度时，形成珠光 体。 奥氏体枝晶的粒化：一次结晶终了后，温度继续降低，通过奥氏体区时，奥氏体枝晶发生分 裂的过程。
原因： 内因——温度降低，晶体体积能减小，表面能增大； 外因——温度降低，体积收缩，产生应力。 一次和二次结晶过程对碳钢组织的影响
共晶硅：共晶体中的β相。特点：铸态下未变质时呈粗大针条状。 初晶硅:过共晶组织出现的初晶β相。特点：铸态下未变质时呈粗大多角形块状。 2）金相组织： 亚共晶：α+（ α +β） 共 晶： （α+ β） 过共晶： β+（ α+ β）
典型的 Al-Si 二元合金 — ZL102（ZAlSi12） 1.成分:含 Si 量 10%-12%，其余为 Al。 2.组织： 未变质： （ α+ β）+ β（少量）。特征：共晶硅呈粗大针条状，初晶硅呈多角形块
工程材料第四章二元相图及应用
912C
+
(0.0218)
+ Fe3CII
(0.77)
+ Fe3CII+Ld
727C
Ld
Fe3CI+Ld
+P P P+ Fe3CII
P+ Fe3CII+Ld′
Ld′
Fe3CI+Ld′
Fe3C
＋Fe3CIII
按组织组成物标注的Fe-Fe3C相图
L+Fe3C
+ ⑦过共晶白口铸铁（72C7%C＝4.3～6.69
(0.0218) (0.77)
%）
⑥亚共晶白口铸铁（C%＝2.11～4.3 %）
+Fe3C
Fe3C
§4.3 铁碳合金相图
F Fe3CⅢ
工业纯铁（wc=0~0.0218%）的室温组织 F＋Fe3CⅢ
§4.3 铁碳合金相图
F P
Fe3C
共析反应：
727C
0.77 0.0218＋
Fe3C
珠光体（pearlite），符号：P
§4.3 铁碳合金相图
3、三条固态转变线 ①GS线：
加热
冷却
转变温度线，又标记为A3线
②ES线：碳在奥氏体（ ）中的固溶度曲线，又标记为Acm线
加热
冷却Fe3CⅡ ③PQ线：碳在铁素体（）中的固溶度曲线
加热
冷却Fe3CⅢ
工程材料
Engineering Materials
第四章 二元相图及应用
第四章 二元相图及应用
重要概念
相图 描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的一种图解。 状态 指系统中的各相的凝聚状态、相的类型等。 相变 合金中的相从一种类型转变为另一种类型的过程。
杠杆定理计算铁碳合金
杠杆定理计算铁碳合金二元相图的计算3.3.1 工业纯铁1、以含碳0.01％的铁碳合金为例，其冷却曲线（如图3.2）和平衡结晶过程如下。
合金在1点以上为液相L 。
冷却至稍低于1点时，开始从L 中结晶出δ，至2点合金全部结晶为δ。
从3点起，δ逐渐转变为A ，至4点全部转变完了。
4-5点间A 冷却不变。
自5点始，从A 中析出F 。
F 在A 晶界处生核并长大，至6点时A 全部转变为F 。
在6-7点间F 冷却不变。
在7-8点间，从F 晶界析出II I C Fe 3。
因此合金的室温平衡组织为F +II I C Fe 3。
F 呈白色块状；II I C Fe 3量极少，呈小白片状分布于F 晶界处。
若忽略II I C Fe 3，则组织全为F 。
图3.2工业纯铁结晶过程示意图3.3.2 共析钢2、含碳0.77%，其冷却曲线和平衡结晶过程如图3.3所示。
合金冷却时，于1点起从L 中结晶出A ，至2点全部结晶完了。
在2-3点间A 冷却不变。
至3点时，A 发生共析反应生成P 。
从3点继续冷却至4点，P 皆不发生转变。
因此共析钢的室温平衡组织全部为P ，P 呈层片状。
共析钢的室温组织组成物也全部是P ，而组成相为F 和C Fe 3，它们的相对质量为：碳含量2.11～6.69％%%%881006.690.776.69=⨯-=F ;%%%3121=-=F C Fe图3.3 共析钢结晶过程示意图3、以含碳0.4％的铁碳含金为例。
合金冷却时，从1点起自L 中结晶出δ，至2点时，L 成分变为0.53％C ，δ变为0.09％C ，发生包晶反应生成17.0A ，反应结束后尚有多余的L 。
2点以下，自L 中不断结晶出A ，至3点合金全部转变为A 。
在3-4点间A 冷却不变。
从4点起，冷却时由A 中析出F ，F 在A 晶界处优先生核并长大，而A 和F 的成分分别沿GS 和GP 线变化。
至5点时，A 的成分变为0.77％C ，F 的成分变为0.0218％C 。
共析钢从液态冷却到室温的组织转变过程
共析钢从液态冷却到室温的组织转变过程共析钢从液态冷却到室温的组织转变过程如下：
在液态下，共析钢的组成为奥氏体（γ）。
随着温度的降低，奥氏体开始从钢液中结晶出来。
随着温度的进一步降低，奥氏体的数量逐渐增多，而剩余钢液越来越少，直到全部形成奥氏体。
此时，在室温下，共析钢的组织全部为珠光体（可以忽略Fe3CIII），珠光体由α和Fe3C两个相组成。
其中，α是碳溶解在铁中的固溶体，Fe3C 则是渗碳体。
这两个相组成了珠光体，且它们的相对量可以通过杠杆定律进行计算得出。
共析钢的结晶过程
共析钢的结晶过程
共析钢的结晶过程是指在共析钢的熔融状态下，由于温度和化学成分的变化，使得钢中的各种元素逐渐结晶形成晶粒。
这个过程是非常重要的，因为它直接影响到共析钢的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、热处理性等方面。
共析钢一般由铁、碳、铬、镍、钼等元素混合而成。
在熔融状态下，这些元素会相互溶解，形成均匀的液体。
随着温度的降低，这些元素会逐渐开始结晶。
首先结晶的是碳元素，它会形成颗粒状的Fe3C 化合物。
随着温度的继续降低，铁元素开始结晶，形成晶粒。
同时，其他元素也会参与到结晶过程中，形成不同的晶粒。
这些晶粒的大小、形状、分布等因素都会影响到共析钢的性能。
共析钢的结晶过程是一个复杂的过程，不仅受到温度、化学成分等因素的影响，还受到物理因素、工艺因素等方面的影响。
因此，为了获得优良的共析钢材料，需要对结晶过程进行深入研究和探索，以优化材料的结晶性能。
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铁碳合金的平衡结晶过程
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Fe 3C III 。
7点以下，随温度下降，Fe 3C III 量不断增加，室温下Fe 3C III 的最大量为：%31.0%1000008.069.60008.00218.03=⨯--=ⅢC Fe Q 。
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+Fe 3C III ，如图3-28所示，图中个别部位的双晶界内是Fe 3C 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。