武汉大学铁碳合金状态图课件
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铁碳合金的基本组织与状态图课件
54
n 3) 在压力加工成型方面
n 钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较 好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区进 行。一般始锻、始轧温度控制在固相线以 上100℃~200℃范围内。一般始锻温度为 1150℃~1250℃，终锻温度为750℃~ 850℃。
55
n 4) 在热处理工艺方面的应用
n Fe- Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特 别重要的意义。一些热处理工艺如退火、 正火、淬火的加热温度都是依据Fe- Fe3C相 图确定的。这将在热处理中详细阐述。
溶体。由于晶格间的最大空隙比α—Fe大 ， 溶碳能力较大11480C时为2.11%随温度 下降溶碳量逐渐减小7270C时为0.77%。
n 奥氏体存在于727~14950C的温度范围， 强度低，塑性好，伸长率为40%，硬度 (HB) 为170~220，无铁磁性。
6
奥氏体组织金相图
7
(三)渗碳体 (Fe3C) 铁与碳形成的具有复杂结构的金属化合物，含
n
n “二”指二个坐标： C/％、 T ／0C；在画的 时候容易忘记这两坐标标注。
23
n “三”指三个单项：A (奥氏体) 、 P (珠 光体) 、 Ld (莱氏体) 。在铁碳合金相图 中，只有三个区域中是单项组织，其中在 7270C以下含碳量为0.77％时，其成分只有 P (珠光体) ，11480C以下含碳量为4.3％ 时，其成分只有Ld (莱氏体) ，在这些地 方经常容易漏掉。
n 1-5-3 铁碳状态图上合金的分类及其组织 n 根据相变特征和室温组织不同，可将铁碳
状态图上的各种合金分为工业纯铁、钢和 白口铸铁三类： n 1、工业纯铁C＜0.0218%的铁碳合金。
28
n 2、钢C 0.0218~2. 11%的铁碳合金。特点是 高温固态组织为塑性很好的奥氏体，常用 于热压力加工。根据相变特征和室温组织
n 3) 在压力加工成型方面
n 钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较 好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区进 行。一般始锻、始轧温度控制在固相线以 上100℃~200℃范围内。一般始锻温度为 1150℃~1250℃，终锻温度为750℃~ 850℃。
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n 4) 在热处理工艺方面的应用
n Fe- Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特 别重要的意义。一些热处理工艺如退火、 正火、淬火的加热温度都是依据Fe- Fe3C相 图确定的。这将在热处理中详细阐述。
溶体。由于晶格间的最大空隙比α—Fe大 ， 溶碳能力较大11480C时为2.11%随温度 下降溶碳量逐渐减小7270C时为0.77%。
n 奥氏体存在于727~14950C的温度范围， 强度低，塑性好，伸长率为40%，硬度 (HB) 为170~220，无铁磁性。
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奥氏体组织金相图
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(三)渗碳体 (Fe3C) 铁与碳形成的具有复杂结构的金属化合物，含
n
n “二”指二个坐标： C/％、 T ／0C；在画的 时候容易忘记这两坐标标注。
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n “三”指三个单项：A (奥氏体) 、 P (珠 光体) 、 Ld (莱氏体) 。在铁碳合金相图 中，只有三个区域中是单项组织，其中在 7270C以下含碳量为0.77％时，其成分只有 P (珠光体) ，11480C以下含碳量为4.3％ 时，其成分只有Ld (莱氏体) ，在这些地 方经常容易漏掉。
n 1-5-3 铁碳状态图上合金的分类及其组织 n 根据相变特征和室温组织不同，可将铁碳
状态图上的各种合金分为工业纯铁、钢和 白口铸铁三类： n 1、工业纯铁C＜0.0218%的铁碳合金。
28
n 2、钢C 0.0218~2. 11%的铁碳合金。特点是 高温固态组织为塑性很好的奥氏体，常用 于热压力加工。根据相变特征和室温组织
铁碳合金状态图课件
根据铁碳合金中各元素的分布情况，在 图上绘制相应的曲线。
根据铁碳合金在不同温度下的状态，绘 制等温线。
根据铁碳合金在不同温度和成分下的状 态，在图上标记相应的区域，并注明相 应的名称。
04
铁碳合金状态图的应用
在铸造工业中的应用
铸造工艺设计
铁碳合金状态图是铸造工艺设计的重 要依据，通过分析合金的凝固温度范 围和液相线温度，可以确定合适的浇 注温度和时间。
确定比例尺
根据实际需要选择合适的比例 尺，以便在图纸上准确表示铁 碳合金的实际 状态，在图上绘制等温线。
绘制元素分布曲线
根据铁碳合金中各元素的分布 情况，在图上绘制相应的曲线。
绘制实例和演示
选择合适的比例尺，绘制坐标轴。
对绘制好的铁碳合金状态图进行演示和 讲解，以便更好地理解和掌握铁碳合金 的状态变化规律。
1 2 3
铁碳合金状态图的实验研究
当前，研究者通过实验手段深入探究铁碳合金的 相变规律和组织性能，为实际生产提供理论支持。
铁碳合金状态图的计算模拟研究
随着计算材料学的进步，研究者利用计算机模拟 手段预测和模拟铁碳合金的状态和性能，为新材 料的开发提供有力支持。
铁碳合金状态图的应用研究
在实际生产中，钢铁企业根据铁碳合金状态图选 择合适的材料和工艺，提高产品质量和降低成本。
适的锻造温度和变形量。
锻件质量控制
通过铁碳合金状态图，可以预测锻 件在不同温度和变形条件下的组织 和性能变化，从而控制锻件的质量。
锻造设备选择
根据铁碳合金状态图，可以确定不 同锻造条件下材料的变形行为和所 需设备吨位，从而选择合适的锻造 设备。
在焊接工业中的应用
焊接材料选择
铁碳合金状态图可以指导焊接材 料的选择，根据母材的成分和状
根据铁碳合金在不同温度下的状态，绘 制等温线。
根据铁碳合金在不同温度和成分下的状 态，在图上标记相应的区域，并注明相 应的名称。
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铁碳合金状态图的应用
在铸造工业中的应用
铸造工艺设计
铁碳合金状态图是铸造工艺设计的重 要依据，通过分析合金的凝固温度范 围和液相线温度，可以确定合适的浇 注温度和时间。
确定比例尺
根据实际需要选择合适的比例 尺，以便在图纸上准确表示铁 碳合金的实际 状态，在图上绘制等温线。
绘制元素分布曲线
根据铁碳合金中各元素的分布 情况，在图上绘制相应的曲线。
绘制实例和演示
选择合适的比例尺，绘制坐标轴。
对绘制好的铁碳合金状态图进行演示和 讲解，以便更好地理解和掌握铁碳合金 的状态变化规律。
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铁碳合金状态图的实验研究
当前，研究者通过实验手段深入探究铁碳合金的 相变规律和组织性能，为实际生产提供理论支持。
铁碳合金状态图的计算模拟研究
随着计算材料学的进步，研究者利用计算机模拟 手段预测和模拟铁碳合金的状态和性能，为新材 料的开发提供有力支持。
铁碳合金状态图的应用研究
在实际生产中，钢铁企业根据铁碳合金状态图选 择合适的材料和工艺，提高产品质量和降低成本。
适的锻造温度和变形量。
锻件质量控制
通过铁碳合金状态图，可以预测锻 件在不同温度和变形条件下的组织 和性能变化，从而控制锻件的质量。
锻造设备选择
根据铁碳合金状态图，可以确定不 同锻造条件下材料的变形行为和所 需设备吨位，从而选择合适的锻造 设备。
在焊接工业中的应用
焊接材料选择
铁碳合金状态图可以指导焊接材 料的选择，根据母材的成分和状
铁碳合金相图 ppt课件
ppt课件
31
（二）铁碳合金相图分析
2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线
ppt课件
32
（二）铁碳合金相图分析
2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线
PSK线是共析线（727℃） PSK线又称为A1线。 在相图中，WC=0.0218％～6.69％ 的铁碳合金都要发生共析转变。
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33
（二）铁碳合金相图分析
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（五）铁碳合金相图的应用
（2）在铸造方面的应用 选择浇注温度：常为液相线上50～1000C 广泛应用共晶成分的铸铁 铸钢常用含碳量为0.3-0.6%成分
（3）在锻压方面的应用 选择始锻温度： 在AE线以下150-2500C 选择终锻温度： 亚共析钢在8000C左右 过共析钢略高于PS线
3
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（2）铁素体 性能：
与纯铁相似，强度、 硬度低，而塑性和韧性好。 组织：
呈明亮的多边形晶粒， 晶界曲折。
ppt课件
4
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（3）奥氏体
碳溶于γ—Fe中形成的间隙固溶体，用符号A表示。
727℃
溶碳量0.77%
1148℃
溶碳量2.11%
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35
（二）铁碳合金相图分析
3、Fe-Fe3C相图中的相区
(1)单相区 相图中有F、A、
L和Fe3C四个单相区。
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（二）铁碳合金相图分析
3、Fe-Fe3C相图中的相区
(2)两相区 相图中有A+F、L+A、
F+ Fe3C 、L+ Fe3C和 A+Fe3C五个两相区。
第二章 铁碳合金 第三节 铁碳合金状态图
L
6.67％
1538℃
A
铁碳合金状态图 2
D
Y
A+Y Y +Fe3CⅠ
C F 1148℃ 912℃ G
A
A3
F+A
P S
E
Fe3C
Acm
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+L’ L’ L’ +Fe3CⅠ
K
727℃
F
F+P
Q
C％ 0.218%
P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
L’’
L’’ +Fe3CⅠ
2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
7
铁碳合金状态图的作用
铁碳合金状态图主要是用来分析铁碳合金的成 分、温度、组织三者之间的关系。
当含碳量增加时，铁素体的比例减少，珠光体比例
增大，故而碳钢的机械强度和硬度增大，塑性和韧 性降低； 当含碳量超过0.9%时，碳钢中C的含量增多，硬度 增加，强度、塑性、韧性均下降； 当温度一定时，控制了碳钢的含碳量就控制了碳钢 的组织和性能；碳钢的机械性能又决定了碳钢的用 途。
过共析钢结晶过程
液态金属冷却至点1时开始生成A晶核； 冷却至点2后，液体金属全部结晶为A； 冷却至点3后，在GS至PSK间随温度下降不 断析出Fe3CⅡ，同时剩余A中的含碳量沿ES 线不断减少而得到珠光体P。
2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
22
共晶生铁结晶过程
冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld； 点1至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ； 冷却至点3后则称为低温莱氏体L d’。
6.67％
1538℃
A
铁碳合金状态图 2
D
Y
A+Y Y +Fe3CⅠ
C F 1148℃ 912℃ G
A
A3
F+A
P S
E
Fe3C
Acm
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+L’ L’ L’ +Fe3CⅠ
K
727℃
F
F+P
Q
C％ 0.218%
P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
L’’
L’’ +Fe3CⅠ
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1-3 铁碳合金状态图
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铁碳合金状态图的作用
铁碳合金状态图主要是用来分析铁碳合金的成 分、温度、组织三者之间的关系。
当含碳量增加时，铁素体的比例减少，珠光体比例
增大，故而碳钢的机械强度和硬度增大，塑性和韧 性降低； 当含碳量超过0.9%时，碳钢中C的含量增多，硬度 增加，强度、塑性、韧性均下降； 当温度一定时，控制了碳钢的含碳量就控制了碳钢 的组织和性能；碳钢的机械性能又决定了碳钢的用 途。
过共析钢结晶过程
液态金属冷却至点1时开始生成A晶核； 冷却至点2后，液体金属全部结晶为A； 冷却至点3后，在GS至PSK间随温度下降不 断析出Fe3CⅡ，同时剩余A中的含碳量沿ES 线不断减少而得到珠光体P。
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1-3 铁碳合金状态图
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共晶生铁结晶过程
冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld； 点1至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ； 冷却至点3后则称为低温莱氏体L d’。
铁碳合金状态图
这种在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出一定成分的两个 固相的转变过程，称为共晶转变或共晶反应。共晶转变的产物 （αM+βN）是由两个固相组成的机械混合物，称为共晶组织
(2)合金的平衡结晶过程及其组织
1）固溶体合金（合金Ⅰ）
成分位于M点以左（即wSn≤19%）或N点以右（即wSn≥97.5%）的合金称为固溶体合金 液态合金缓冷至温度1，开始从L相中结果出α固溶体。随温度的降低，液相的数量不断减少，α固
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。
讨论：
默画出铁碳相图,标明C、S、E、F点的成分及 ECF、PSK线的温度,标明各相区;
说明铁与碳在液态和固态的相互作用以及各相的 本质，指出α-Fe与F；γ-Fe与A的区别;
写出相图中C、S两点进行相变的反应式,指出各是 什么反应,说明其相变特点;说出ECF; PSK; ES; GS各线的意义;
两种不同晶体的转变。 GS——A冷却析出F开始线, 通常称为 A3线。 ES——C在A中溶解度曲线/ 冷却时A析出Fe3C开始线, 又称 Acm线。 PSK——共析线，又称A1线。wC>0.021 8% 的铁碳合金，缓冷至
727°C（PSK共析线）都发生共析转变。 S点：共析点 共析反应：AS←－→P（FP+ Fe3C） PQ——C在F中的溶解度曲线。
三个单相区和三个两相区：即L+α、L+β、α+β相区。 在三个两相区之间有一根水平线MEN，是L+α+β三相 并存区 。
2）共晶反应
成分位于（E）点的合金，在温度达到水平线MEN所对应的温度 （tE=183℃）时，将同时结晶出成分为M点的α相及成分为N点的β 相。其转变式为：
(2)合金的平衡结晶过程及其组织
1）固溶体合金（合金Ⅰ）
成分位于M点以左（即wSn≤19%）或N点以右（即wSn≥97.5%）的合金称为固溶体合金 液态合金缓冷至温度1，开始从L相中结果出α固溶体。随温度的降低，液相的数量不断减少，α固
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。
讨论：
默画出铁碳相图,标明C、S、E、F点的成分及 ECF、PSK线的温度,标明各相区;
说明铁与碳在液态和固态的相互作用以及各相的 本质，指出α-Fe与F；γ-Fe与A的区别;
写出相图中C、S两点进行相变的反应式,指出各是 什么反应,说明其相变特点;说出ECF; PSK; ES; GS各线的意义;
两种不同晶体的转变。 GS——A冷却析出F开始线, 通常称为 A3线。 ES——C在A中溶解度曲线/ 冷却时A析出Fe3C开始线, 又称 Acm线。 PSK——共析线，又称A1线。wC>0.021 8% 的铁碳合金，缓冷至
727°C（PSK共析线）都发生共析转变。 S点：共析点 共析反应：AS←－→P（FP+ Fe3C） PQ——C在F中的溶解度曲线。
三个单相区和三个两相区：即L+α、L+β、α+β相区。 在三个两相区之间有一根水平线MEN，是L+α+β三相 并存区 。
2）共晶反应
成分位于（E）点的合金，在温度达到水平线MEN所对应的温度 （tE=183℃）时，将同时结晶出成分为M点的α相及成分为N点的β 相。其转变式为：
铁碳合金的相图的详细讲解 PPT
铁碳合金的相图的详细讲解
一、铁碳合金的基本组织
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称铁素 体, 用F 或 表示。
铁素体
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%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示 低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示 为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
莱氏体
莱氏体 ( Ld )
相图的建立
相图的建立
热分析法
温 度
温
温
度
度
时间 A 90 70 50 30 B
温
度
L
a
L + S
S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )
过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )
工业纯铁组织金相图
2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )
共析钢组织金相图
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
莱氏体
（二）铁碳合金的组织转变
工业纯铁 ( ingot iron )
共析钢
( eutectoid steel )
亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )
过共析钢 ( hypereutectoid steel )
共晶白口铁 ( eutectoid white iron )
一、铁碳合金的基本组织
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称铁素 体, 用F 或 表示。
铁素体
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%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示 低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示 为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
莱氏体
莱氏体 ( Ld )
相图的建立
相图的建立
热分析法
温 度
温
温
度
度
时间 A 90 70 50 30 B
温
度
L
a
L + S
S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )
过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )
工业纯铁组织金相图
2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )
共析钢组织金相图
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
莱氏体
（二）铁碳合金的组织转变
工业纯铁 ( ingot iron )
共析钢
( eutectoid steel )
亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )
过共析钢 ( hypereutectoid steel )
共晶白口铁 ( eutectoid white iron )
Fe-Fe3C相图 ppt课件
（5）渗碳体（cementite） 前面已讨论过
（6） 石墨（C） 在一些条件下，碳可以以游离态石墨
（graphite） (hcp)稳定相存在。所以石墨 在于Fe—C合金铸铁中也是一个基本相。
ppt课件
15
3. Fe—Fe3C相图分析
如图为Fe—Fe3C相图 全貌。根据分析围绕三条 水平线可把Fe—Fe3C相 图分解为三个部分考虑： 左上角的包晶部分，右边 的共晶部分，左下角的共 析部分。
180-230
渗碳体 800
0
30
珠光体 180
20％-35％
770
ppt课件
31
Wc对铁碳合金工艺性能的影响
●切削加工性： ●可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂 纹的性能。
ppt课件
32
铁碳相图的应用
在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢铁材料的选 用和加工工艺的制订两个方面。 （1）在选材方面 （2）在铸造工艺方面 （3）在热锻热轧工艺方面 （4）在热处理工艺方面
▪ Upper head ▪ Core shell ▪ Lower head
ppt课件
42
我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
▪ 历史 ▪ 现状 ▪ 趋势
ppt课件
43
锻造生产方法的分类
▪ 按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模 锻两大类
▪ 按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。
ppt课件
44
第二、锻造用原材料
分析点、线、区特别 是重要的点、三条水平恒 温转变线 、重要的相界 线
ppt课件
16
（1）Fe—Fe3C相图的点
Fe—Fe3C 相 图 相 图 中的各特性点所对应 的温度、成分和意义 如下表：
（6） 石墨（C） 在一些条件下，碳可以以游离态石墨
（graphite） (hcp)稳定相存在。所以石墨 在于Fe—C合金铸铁中也是一个基本相。
ppt课件
15
3. Fe—Fe3C相图分析
如图为Fe—Fe3C相图 全貌。根据分析围绕三条 水平线可把Fe—Fe3C相 图分解为三个部分考虑： 左上角的包晶部分，右边 的共晶部分，左下角的共 析部分。
180-230
渗碳体 800
0
30
珠光体 180
20％-35％
770
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Wc对铁碳合金工艺性能的影响
●切削加工性： ●可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂 纹的性能。
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32
铁碳相图的应用
在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢铁材料的选 用和加工工艺的制订两个方面。 （1）在选材方面 （2）在铸造工艺方面 （3）在热锻热轧工艺方面 （4）在热处理工艺方面
▪ Upper head ▪ Core shell ▪ Lower head
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42
我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
▪ 历史 ▪ 现状 ▪ 趋势
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43
锻造生产方法的分类
▪ 按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模 锻两大类
▪ 按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。
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第二、锻造用原材料
分析点、线、区特别 是重要的点、三条水平恒 温转变线 、重要的相界 线
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16
（1）Fe—Fe3C相图的点
Fe—Fe3C 相 图 相 图 中的各特性点所对应 的温度、成分和意义 如下表：
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2020/9/24
1-3 铁碳合金状态图
9
2020/9/24
课间休息
1538℃ A
1148℃
A
912℃ G
A3
F+A
P
S
727℃
F
铁碳合金状态图 1 D
Y
A+Y
Y +Fe3CⅠ
固相线
E
C
Solidus
F
Acm A+Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ+L’
Ld’
L’ +Fe3CⅠ
K
F+P P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
当温度一定时，控制了碳钢的含碳量就控制了碳钢 的组织和性能；碳钢的机械性能又决定了碳钢的用 途。
2020/9/24
1-3 铁碳合金状态图
8
铁碳合金状态图草图的绘制
❖ 横划两条线；（727℃、1148℃） ❖ 高低七个点；（C、S、E、P、A、G、D） ❖ 各区组织要分清；（Y、A、F） ❖ 依据四条线。（Fe3CI、Ld、 Fe3CII 、P）
E
1148 2.11
G
912 0
P
727 0.0218
S
727 0.77
含义 纯铁熔点(melting point) 共晶点(eutectic point) 渗碳体的熔点(melting point) C在γ-铁中的最大溶解度(solubility) α铁γ铁同素异构转变点(allotropic point) C在α铁中的最大溶解度(solubility) 共析点(eutectoid point)
2
2
共亚晶共过生晶共铁 生亚晶结 铁共生晶 结共析铁过 晶析钢2结程过钢结晶：程共结晶过：析晶过程钢过程：结程：晶：过程： Y
冷点却2至点至点1点至3液间1点时态组2发液间金织生态组属为液共金织冷A态晶属+为却金F反冷AY至+e属3Y+应却C点FⅡ冷生至e13+时C却成点LⅠ开至’莱；1时始点氏点1开生12时始至成开生A始晶成1生A晶成Y +AFe3晶CⅠ
Ld （ A EF e3C I） 共 晶 组 织 ＝
2020/9/24
1-3 铁碳合金状态图
18
共析反应
❖ 在一定温度下（恒温），由一种 固相同时析出两种 固相的过程，称为共析反应或共析转变，其生成 的组织称为共析组织；
❖ 例如：
A （ 固 ）恒 温B (固 )C (固 )
A s 共 7 析 2 7 转 c 变 ( F p F e 3 C I I) 共 析 组 织 P
❖ ES 线——用A cm表示，开始析出渗碳体--Fe3CII。 ❖ PSK 线——又叫共析线，用A1来表示，析出珠光体，共 析反应。
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1-3 铁碳合金状态图
3
主要特性点的含义
(Property Points)
特性点 温度℃ 含碳量％
A
1538 0
C
1148 4.30
D
1227 6.69
Q C％ 0.218%
0.77％
2.11％
L’’ L’’ +Fe3CⅠ
4.3％
L 6.67％
1538℃ A Ⅱ
Ⅰ
1
1
2
2
1148℃
A
912℃ G
A33
F+A
P
S
727℃
4
3
F
Ⅲ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅵ
1
铁碳合金状态图 3 D
Y
2
A+Y共晶反 1
E应
C
2
1
3 Acm
共析反 A+Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ+L’
L’
应
4
3
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1-3 铁碳合金状态图
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铁碳合金状态图的作用
❖ 铁碳合金状态图主要是用来分析铁碳合金的成 分、温度、组织三者之间的关系。
当含碳量增加时，铁素体的比例减少，珠光体比例 增大，故而碳钢的机械强度和硬度增大，塑性和韧 性降低；
当含碳量超过0.9%时，碳钢中C的含量增多，硬度 增加，强度、塑性、韧性均下降；
断析出F，同时剩余A中的含碳量沿GS线不 断增加而得到珠光体P。
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1-3 铁碳合金状态图
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过共析钢结晶过程
❖ 液态金属冷却至点1时开始生成A晶核； ❖ 冷却至点2后，液体金属全部结晶为A； ❖ 冷却至点3后，在GS至PSK间随温度下降不
断析出Fe3CⅡ，同时剩余A中的含碳量沿ES 线不断减少而得到珠光体P。
2
Y +Fe3CⅠ
1Hale Waihona Puke 固相线 F 2Fe3C
L’ +Fe3CⅠ
K 3
F+P共析P钢 P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’ 共晶生L’’ 铁 L’’ +Fe3CⅠ
亚共析钢 Q
过共析钢 亚共晶生铁
过共晶生铁 L
C％0.0218% 0.77％
2.11％
4.3％
6.67％
ⅡⅠⅢ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅵ
1538℃ A
1
1
1
铁碳合金状态图 4 D
1体莱冷148℃L氏却；点3体至后点3点L间 则1核 晶’至3；组 为A后； 为点冷核 晶织 L则A冷2；’间却； 为为’却+核晶冷的至冷ALPF至；；为+e却’莱点却3+点FC冷冷A至氏2至eFⅠ23；后Ee却C却后3点体点ⅡC冷则至至，Ⅰ+3称2却称后后L点；点液为至为’，，’3冷2体高后后点低在液却金温2，，3G体至属后S发液金C至点全，1生体属P部在共金S全结G2K析属S部固至相反全结线P部S结K F
F4
3
4
K
3
2
3
F+P P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
Q C％
0.77％
2.11％
L’’ L’’ +Fe3CⅠ
4.3％
L 6.67％
共
析
钢
结
❖ Structures Obtained by Slow
晶
Cooling of Plain Carbon Steels
过
程
示
意
图
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亚 共 析 钢 结 晶 过 程 示 意 图 2020/9/24
900 800 700
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纯铁的同素异晶转变
L
1538
δ-Fe 1394
F e 1 3 9 4 C F e 9 1 2 C F e
γ-Fe
912
1-3 铁碳合金状态图
α-Fe
s
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碳对钢的组织 及机械性能的
影碳对响钢的组织及机械性能的影响
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过共晶生铁结晶过程
❖ 点1至点2间组织为Y+Fe3CⅠ； ❖ 点2至点3间组织为L d+ Fe3CⅠ ； ❖ 冷却至点3后则为L d’+ Fe3CⅠ。
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℃
1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000
Q C％
0.77％
2.11％
Ld’ L’’ +Fe3CⅠ
4.3％
L 6.67％
1538℃ A
1148℃
A
912℃ G
A3
F+A
P
S
727℃
F
铁碳合金状态图 2 D
Y
A+Y
Y +Fe3CⅠ
固相线
E
C
F
Acm
A+Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ+L’
Fe3C
L’
L’ +Fe3CⅠ
K
F+P P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
第二章 铁碳合金
第三节 铁碳合金状态图
铁碳合金状态图
铁碳合金状态图就是用热分析法测得不同浓度 的铁碳合金的冷却曲线，然后将冷却曲线上各 结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得 到铁碳合金金相组织、温度及合金成分之间的 关系。
热分析法：是借助于光学高温计及金相显微镜， 测得各种成分铁碳合金在缓慢冷却过程中的溶 液结晶温度及固态下二次结晶的组织转变温度， 对合金金相组织随温度变化的状况进行分析的 方法。
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共晶生铁结晶过程
❖ 冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld； ❖ 点1至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ； ❖ 冷却至点3后则称为低温莱氏体L d’。
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亚共晶生铁的结晶过程
❖ 冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld；点1 至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ；冷却 至点3后则称为低温莱氏体L d’。
过 共 析 钢 结 晶 过 程 示 意 图 2020/9/24
共晶反应
❖ 在一定温度下（恒温），由一种 液相同时析出两种 固相的过程，称为共晶反应或共晶转变，其转变组 织称为共晶组织；
A （ 液 ）恒 温B (固 )C (固 )
❖ 例如：
Y c 共 1 晶 1 4 转 8 c 变A EF e3 C I
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