Fe-C合金平衡结晶过程分析
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程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态； 当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变，
生成γ 。 在1→2的冷却过程中，一直发生L→γ匀晶转变，γ的
量不断增多，L的量不断减少。 直到2温度点时匀晶转变结束，液相消失全部转变成
γ； 在匀晶转变过程中，液相和固相γ的成分分别沿着液
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶 过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变， 生成γ ;
在1→2的冷却过程中，一直发生L→ γ匀晶转变，不 断生成γ ，直到2温度点时匀晶转变结束，液相消 失全部转变成γ ；
在2→3的冷却过程中，一直保持单相的γ状态，其成 分不发生变化;
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在2→3的冷却过程中，共晶体中的γ2.11 和初晶奥氏体（γ 初晶）发生脱溶转变， 生成二次渗碳体；在脱溶转变过程中， γ的成分沿着E-S线变化。
当冷却至2温度点时， γ的成分与S点 相同，此时剩余的γ 发生共析转变， 生成珠光体。
3 II
3 II
相组成物：F+Fe3C
相的相对 F% 含 6.6量 9 X1： 10% 0 6.69
FC e%1F% 3
组织组成物：P+Fe3CII
P% 6.69- X 100% 6.690.77
FeC %1P% 3 II
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在当冷至3温度点时， γ发生共析转变，全部生成珠 光体（Fe3C和α 的机械混合物）;
在3温度点以下的冷却过程中，珠光体中的α发生脱 溶转变，析出三次渗碳体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶过程
L 1 L 2 3 P
室温相组成物：F和Fe3C F % 6.6 90.77 10 % 08% 8 6.6 90.0218
当冷却至2温度点时，莱氏体中γ的成分与S 点相同，此时剩余的γ 发生共析转变，生 成珠光体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L F3 C e 初 2 L L d F3 C e 初 2` L d F3 C e 初 F3 C e II 3 L` d F3 C 初 e
相组成物：F+Fe3C
相得相对含量：
X-0.0218
FeC%
100%
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、 Fe3CII和P的混合物）+ Fe3C初
过共晶白 口铸铁金
相
Ld`% 6.69X 10% 0 6.694.3
到2温度点时，匀晶转变结束，并且有液相剩 余，剩余液相的成分与C点相同；在此温度下， 剩余的液相发生共晶转变，生成莱氏体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在2→3的冷却过程中，莱氏体中的γ2.11发 生脱溶转变，生成二次渗碳体；
在脱溶转变过程中，莱氏体中γ的成分沿着 E-S线变化。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生 L4.3→γ2.11+Fe3C共晶转变,生成莱氏体（即： γ2.11+Fe3C的混合组织），并且在此温度点完成 组织转变；
在1→2的冷却过程中，共晶体中的γ2.11发生 脱溶转变，生成二次渗碳体；在脱溶转变过 程中， γ 的成分沿着E-S线变化；
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、 Fe3CII和P的混合物）+ Fe3CII+P
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、Fe3CII和P的混 合物）+ Fe3CII+P
Ld`% X2.1110% 0 4.32.11
当冷却至2温度点时， γ 的成分与S点相同， 此时剩余的γ 发生共析转变，生成珠光体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L L 1 ` d L 2 d L ` d
相组成物：F+Fe3C 相得相对含量：
4.3-0.0218
FeC%
到5温度点时，剩余γ的成分与S点相同，此时剩 余的γ发生共析转变，生成珠光体P；
当冷却至5温度以下时，珠光体P中的α和α先开始 发生脱溶转变，从α和α先中脱出三次渗碳体 （Fe3CIII）；
在转变过程中，α的成分沿着P-Q线变化 。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
F
（2）亚共析钢的平衡结晶过程
生共析转变，生成珠光体 ； 当冷却至4以下时，珠光体P中的α开始发生脱溶
转变，从α中脱出三次渗碳体(Fe3CIII)，在此 过程中，α的成分沿着P-Q线变化 。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分Fe3C析II
（3）过共析钢的平衡结晶过P程 T12钢金
L 1 L 2 3 F C 4 e P F C e 相
在2→3的冷却过程中，剩余的液相发生L→γ匀晶转变，生 成γ ，
在匀晶转变过程中，液相和固相γ的成分分别沿着B-C线和 J-E线变化；
到3温度点时，液相消失。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （2）亚共析钢的平衡结晶过程
在3→4的冷却过程中，一直保持单相的γ ，其 成分不发生变化；
在4→5的冷却过程中， γ发生γ→α异晶转变， 生成先共析铁素体α先，在转变过程中， γ和α 成分分别沿着G-S线和G-P线变化；
4-2 Fe-C合金平衡结晶过程分 析
江西理工大学应科院材料教研室 钟涛生
1 Fe-C合金的分类
工业纯铁
（C%<0.0128%）
共析钢（C%=0.77%）
铁 钢（0.0128%-
碳
2.11%）
亚共析钢（0.0218%-0.77%） 过共析钢（0.77%-2.11%）
合
共晶铸铁（C%=4.3%）
金
(PFeC )%1Ld`% 3 II
亚共晶白 口铸铁金
相
P% (1L`d% 6.)6 92.11 6.6 90.77
2.1 1 0.77
FC e% (1L`d% )
3 II
6.6 9 0.77
X500
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（2）亚共析钢的平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→δ匀晶转变，生成δ。
在1→2的冷却过程中，一直发生L→δ匀晶转变，不断生成δ， δ的量↗， L的量↘ ；
在匀晶转变过程中，液相和固相的成分分别沿着液相线A-B 和固相线A-H变化；
到2温度点时，B点成分的液相和H点成分的δ相发生包晶反 应，生成γ ，包晶转变结束后有液相剩余；
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L 2 L L d 2 ` L d
2 ` ` L d FC e 3 L` d P FC e
3 II
3 II
相组成物：F+Fe3C 相得相对含量：
FeC% X-0.0218100%
白口铸铁（C以
铸铁
Fe3C形式存在）
亚共晶铸铁（2.11%-4.3%）
（C%>2.11%）
过共晶铸铁（4.3%-6.69%）
灰铸铁（C以G
形式存在）
2 Fe-C合金的分类 Fe-C合金分类
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
相线B-C和固相线J-E变化。 在2→3的冷却过程中，一直保持单相的γ状态，其成
分不发生变化。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡结晶过程
在3到4的冷却过程中， γ 发生脱溶转变，析出 二次渗碳体（Fe3CII又叫做先共析渗碳体）；
在脱溶过程中，γ的成分沿着E-S线变化； 当冷至4时，剩余γ的成分与S点相同，此时γ发
100%
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
组织组成物：变态莱氏体 Ld‘(Fe3C共晶、Fe3CII和P的混合物)
变态莱氏体的含10量0%：
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
Fe3C初%1Ld`%
X1000
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→Fe3C匀 晶转变，生成初晶渗碳体（ Fe3C 初） 。
在1→2的冷却过程中，一直Baidu Nhomakorabea生L→Fe3C匀晶 转变，不断生成初晶渗碳体（ Fe3C 初）； 在匀晶转变过程中，液相成分沿着液相线DC变化。
45钢金相
L 1 L 2 （ L ） L 3 4 5 P P
相组成物：F+ Fe3C
相的相对 F% 含 6.6量 9 X1： 10% 0 6.69
FC e%1F% 3
组织组成物：F、P
X-0.0218
P% 1
10% 0
0.770.0218
F%1P%
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡冷却曲线平衡结晶过
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变， 生成γ 。
在1→2的冷却过程中，一直发生L→γ匀晶转变， 不断生成初晶奥氏体（γ初）；
在转变过程中， γ的量不断增多，液相的量不断 减少，且液相和固相γ的成分分别沿着液相线B-C 和固相线J-E变化。
到2温度点时，匀晶转变结束，有液相剩余，剩余液 相的成分与C点相同，γ初的成分与E点相同，在此温 度下，剩余的液相发生共晶转变，生成莱氏体。
F3 C e % 0 6 ..7 6 7 9 0 0 ..0 02 2 1 1 1% 0 8 8 0 1% 2
珠光体形貌 500×
组织组成物 ： P (层片状)
含量： 100%
珠光体形貌800×
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （2）亚共析钢的平衡冷却曲线平衡结晶
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态； 当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变，
生成γ 。 在1→2的冷却过程中，一直发生L→γ匀晶转变，γ的
量不断增多，L的量不断减少。 直到2温度点时匀晶转变结束，液相消失全部转变成
γ； 在匀晶转变过程中，液相和固相γ的成分分别沿着液
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶 过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变， 生成γ ;
在1→2的冷却过程中，一直发生L→ γ匀晶转变，不 断生成γ ，直到2温度点时匀晶转变结束，液相消 失全部转变成γ ；
在2→3的冷却过程中，一直保持单相的γ状态，其成 分不发生变化;
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在2→3的冷却过程中，共晶体中的γ2.11 和初晶奥氏体（γ 初晶）发生脱溶转变， 生成二次渗碳体；在脱溶转变过程中， γ的成分沿着E-S线变化。
当冷却至2温度点时， γ的成分与S点 相同，此时剩余的γ 发生共析转变， 生成珠光体。
3 II
3 II
相组成物：F+Fe3C
相的相对 F% 含 6.6量 9 X1： 10% 0 6.69
FC e%1F% 3
组织组成物：P+Fe3CII
P% 6.69- X 100% 6.690.77
FeC %1P% 3 II
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在当冷至3温度点时， γ发生共析转变，全部生成珠 光体（Fe3C和α 的机械混合物）;
在3温度点以下的冷却过程中，珠光体中的α发生脱 溶转变，析出三次渗碳体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶过程
L 1 L 2 3 P
室温相组成物：F和Fe3C F % 6.6 90.77 10 % 08% 8 6.6 90.0218
当冷却至2温度点时，莱氏体中γ的成分与S 点相同，此时剩余的γ 发生共析转变，生 成珠光体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L F3 C e 初 2 L L d F3 C e 初 2` L d F3 C e 初 F3 C e II 3 L` d F3 C 初 e
相组成物：F+Fe3C
相得相对含量：
X-0.0218
FeC%
100%
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、 Fe3CII和P的混合物）+ Fe3C初
过共晶白 口铸铁金
相
Ld`% 6.69X 10% 0 6.694.3
到2温度点时，匀晶转变结束，并且有液相剩 余，剩余液相的成分与C点相同；在此温度下， 剩余的液相发生共晶转变，生成莱氏体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在2→3的冷却过程中，莱氏体中的γ2.11发 生脱溶转变，生成二次渗碳体；
在脱溶转变过程中，莱氏体中γ的成分沿着 E-S线变化。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生 L4.3→γ2.11+Fe3C共晶转变,生成莱氏体（即： γ2.11+Fe3C的混合组织），并且在此温度点完成 组织转变；
在1→2的冷却过程中，共晶体中的γ2.11发生 脱溶转变，生成二次渗碳体；在脱溶转变过 程中， γ 的成分沿着E-S线变化；
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、 Fe3CII和P的混合物）+ Fe3CII+P
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
组织组成物：Ld‘（Fe3C共晶、Fe3CII和P的混 合物）+ Fe3CII+P
Ld`% X2.1110% 0 4.32.11
当冷却至2温度点时， γ 的成分与S点相同， 此时剩余的γ 发生共析转变，生成珠光体。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（4）共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L L 1 ` d L 2 d L ` d
相组成物：F+Fe3C 相得相对含量：
4.3-0.0218
FeC%
到5温度点时，剩余γ的成分与S点相同，此时剩 余的γ发生共析转变，生成珠光体P；
当冷却至5温度以下时，珠光体P中的α和α先开始 发生脱溶转变，从α和α先中脱出三次渗碳体 （Fe3CIII）；
在转变过程中，α的成分沿着P-Q线变化 。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
F
（2）亚共析钢的平衡结晶过程
生共析转变，生成珠光体 ； 当冷却至4以下时，珠光体P中的α开始发生脱溶
转变，从α中脱出三次渗碳体(Fe3CIII)，在此 过程中，α的成分沿着P-Q线变化 。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分Fe3C析II
（3）过共析钢的平衡结晶过P程 T12钢金
L 1 L 2 3 F C 4 e P F C e 相
在2→3的冷却过程中，剩余的液相发生L→γ匀晶转变，生 成γ ，
在匀晶转变过程中，液相和固相γ的成分分别沿着B-C线和 J-E线变化；
到3温度点时，液相消失。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （2）亚共析钢的平衡结晶过程
在3→4的冷却过程中，一直保持单相的γ ，其 成分不发生变化；
在4→5的冷却过程中， γ发生γ→α异晶转变， 生成先共析铁素体α先，在转变过程中， γ和α 成分分别沿着G-S线和G-P线变化；
4-2 Fe-C合金平衡结晶过程分 析
江西理工大学应科院材料教研室 钟涛生
1 Fe-C合金的分类
工业纯铁
（C%<0.0128%）
共析钢（C%=0.77%）
铁 钢（0.0128%-
碳
2.11%）
亚共析钢（0.0218%-0.77%） 过共析钢（0.77%-2.11%）
合
共晶铸铁（C%=4.3%）
金
(PFeC )%1Ld`% 3 II
亚共晶白 口铸铁金
相
P% (1L`d% 6.)6 92.11 6.6 90.77
2.1 1 0.77
FC e% (1L`d% )
3 II
6.6 9 0.77
X500
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（2）亚共析钢的平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→δ匀晶转变，生成δ。
在1→2的冷却过程中，一直发生L→δ匀晶转变，不断生成δ， δ的量↗， L的量↘ ；
在匀晶转变过程中，液相和固相的成分分别沿着液相线A-B 和固相线A-H变化；
到2温度点时，B点成分的液相和H点成分的δ相发生包晶反 应，生成γ ，包晶转变结束后有液相剩余；
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
L 1 L 2 L L d 2 ` L d
2 ` ` L d FC e 3 L` d P FC e
3 II
3 II
相组成物：F+Fe3C 相得相对含量：
FeC% X-0.0218100%
白口铸铁（C以
铸铁
Fe3C形式存在）
亚共晶铸铁（2.11%-4.3%）
（C%>2.11%）
过共晶铸铁（4.3%-6.69%）
灰铸铁（C以G
形式存在）
2 Fe-C合金的分类 Fe-C合金分类
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（1）共析钢的冷却曲线及平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
相线B-C和固相线J-E变化。 在2→3的冷却过程中，一直保持单相的γ状态，其成
分不发生变化。
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡结晶过程
在3到4的冷却过程中， γ 发生脱溶转变，析出 二次渗碳体（Fe3CII又叫做先共析渗碳体）；
在脱溶过程中，γ的成分沿着E-S线变化； 当冷至4时，剩余γ的成分与S点相同，此时γ发
100%
3
6.69-0.0218
F%1FeC% 3
组织组成物：变态莱氏体 Ld‘(Fe3C共晶、Fe3CII和P的混合物)
变态莱氏体的含10量0%：
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析
（5）亚共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
Fe3C初%1Ld`%
X1000
（6）过共晶白口铸铁的平衡冷却曲线平衡结晶过程
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→Fe3C匀 晶转变，生成初晶渗碳体（ Fe3C 初） 。
在1→2的冷却过程中，一直Baidu Nhomakorabea生L→Fe3C匀晶 转变，不断生成初晶渗碳体（ Fe3C 初）； 在匀晶转变过程中，液相成分沿着液相线DC变化。
45钢金相
L 1 L 2 （ L ） L 3 4 5 P P
相组成物：F+ Fe3C
相的相对 F% 含 6.6量 9 X1： 10% 0 6.69
FC e%1F% 3
组织组成物：F、P
X-0.0218
P% 1
10% 0
0.770.0218
F%1P%
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （3）过共析钢的平衡冷却曲线平衡结晶过
在1温度点以上，合金处于液态；
当冷却至1温度点时，合金开始发生L→γ匀晶转变， 生成γ 。
在1→2的冷却过程中，一直发生L→γ匀晶转变， 不断生成初晶奥氏体（γ初）；
在转变过程中， γ的量不断增多，液相的量不断 减少，且液相和固相γ的成分分别沿着液相线B-C 和固相线J-E变化。
到2温度点时，匀晶转变结束，有液相剩余，剩余液 相的成分与C点相同，γ初的成分与E点相同，在此温 度下，剩余的液相发生共晶转变，生成莱氏体。
F3 C e % 0 6 ..7 6 7 9 0 0 ..0 02 2 1 1 1% 0 8 8 0 1% 2
珠光体形貌 500×
组织组成物 ： P (层片状)
含量： 100%
珠光体形貌800×
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析 （2）亚共析钢的平衡冷却曲线平衡结晶
2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析