铁碳合金的平衡结晶过程及其成分PPT(37张)
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Fe3C 珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。在显
微镜下珠光体的形态呈层片状。在放大
倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗
碳体片(窄条〉与铁素体片(宽条)。
水平线PSK为共析反应线。
PSK线亦称A1线。
GS、ES、PQ线的含义
GS、ES、PQ线的含义
GS:相图中的GS线是合金冷却时自A（奥氏体）中开始 析出F（铁素体）的临界温度线，通常称A3线。
共晶反应中渗碳体的成分 -Fe与-Fe的同素异形转变点 碳在-Fe中的最大溶解度 包晶点 共析反应中渗碳体的成分
M 769 0
相的磁性转变点
N 1394 0
-Fe与-Fe的同素异形转变点
O 769 ~0.5 相的磁性转变点
P 727 0.021 碳在-Fe中的最大溶解度
Q 室温 8
碳在-Fe中的溶解度
相
γ 相
相：
Fe3C相：是一种具有复杂结构的间隙化合 物。
• 性能硬而脆。 • 渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、
粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影 响。 • 在一定条件下，能分解。
铁碳合金相图分析
铁碳合Βιβλιοθήκη Baidu相图分析
• 铁碳合金的组元：
Fe、 Fe3C （C） • 铁碳合金中的相
铁碳合金目录
铁碳合金系相图 铁碳合金的平衡结晶过程 铁碳合金的成分-组织-性能关系
铁碳合金中的组元
铁碳合金中的组元
钢与铁的区别 Fe-C与Fe-Fe3C相图的区 别
纯铁
纯铁
•铁是过渡族元素; •熔点：1538℃; •密度：7.87 g /cm3; •有三种同素异构转变
•-Fe •-Fe •-Fe •性能特点
P+Fe3CⅡ+Ld Ld Fe3CⅠ+ Ld
典型铁碳合金的平衡结晶过程分析
典型铁碳合金的平衡结晶过程 分析
典型铁碳合金分类
工业纯铁 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
工业纯铁的结晶过程分析
工业纯铁的结晶过程分析
工业纯铁 (C<0.0218%)
L4.3 Ld
莱氏体中的渗碳体称共晶渗碳体。 莱氏体的形态：块状或粒状奥氏体分布在渗碳体基体上。 莱氏体的性能：硬而脆。
水平线ECF为共晶反应线。
共析点S和共析线PSK
共析点S和共析线PSK
温度： 727℃；成分：0.77%。
共析反应：
AS FP+ Fe3C 即 A0.77 F 0.0218 +
液相L、 相、 γ相、 相、 Fe3C相
• 三个重要的点：
共晶EUTECTIC点C
共析EUTECTOID点S
包晶PERITECTIC点J
• 铁碳合金相图中重要的线：
液相线ABCD，固相线AHJECF
水平线HJB
水平线ECF
水平线PSK
GS线、ES线、PQ线
包晶点J和包晶线HJB
包晶点J和包晶线HJB
S 727 0.000 共析点
8
0.77
Fe-Fe3C相图中特性线及含义
特性线
说明
ABCD AHJECF HN
JN GP
GOS
液相线
固相线
相与（ +）相区分界线也是碳在 -Fe中的溶解度曲线
（ +）相区与相区分界线
相区与（ +）相区的分界线，也 表示高于A1温度时碳在-Fe中的溶 解度
温度： 1495℃；成分： 0.17%C。
包晶反应
• LB+ H AJ • 即 L0.53+ 0.09A0.17 水平线HJB为包晶反应
线。
共晶点C和共晶线ECF
共晶点C和共晶线ECF
温度： 1148℃；成分：4.3%C。 共晶反应
LC AE+ Fe3C 即 L4.3 A2.11+ Fe3C
Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义
特 温度 性℃ 点
碳含量 说明 %
A 1534 0
纯铁熔点
B 1495 0.53 包晶反应时液态合金的碳浓度
C 1148 4.30 共晶点
D 1227 6.69 渗碳体熔点
E 1148 2.11 碳在-Fe中的最大溶解度
F 1148 6.69 G 912 0 H 1495 0.09 J 1495 0.17 K 727 6.69
0.0218%，室温时仅为0.0008%。
碳含量大于0.0008%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中，将从F中析出
Fe3C。析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。
P忽Q略线。亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线。 Fe3CIII数量极少，往往予以
Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义
ES:线是碳在A（奥氏体）中的固溶线，通常叫做Acm线。 在 1148℃ 时 A 中 溶 碳 量 最 大 可 达 2.1l% ， 而 在 727℃ 时 仅 为
0.77% 碳含量大于0.77%的铁碳合金自1l43℃冷至727℃的过程中，将
从A中析出Fe3C。析出的渗碳体称为二次渗碳体（ Fe3CII ） PQ: 是 碳 在 F （ 铁 素 体 ） 中 的 固 溶 线 。 在 727℃ 时 F 中 溶 碳 量 最 大 可 达
（ +）相区与相区分界线，也表 示亚共析钢的上临界温度A3
ES
PQ
HJB ECF MO PSK 230 ℃线
分界线，也表示碳在-Fe铁中的溶解 度和过共析钢的上临界点Acm 分界线，也表示温度低于共析温度时 碳在-Fe中的溶解度 包晶反应平衡线 共晶反应平衡线 -Fe磁性转变线 共析反应平衡线，也表示下临界点A1 Fe3C的磁性转变线A0
C--Fe3C
C-Fe3C
Fe3C渗碳体CEMENTITE的晶体结构
渗碳体的性能：
b=30MPa； =0； =0； AK=0；
HB=800 硬而脆
Fe3C：铁与碳的一种具有复杂结构的 间隙化合物，通常称为渗碳体。
铁碳合金中的相
铁碳合金中的相
液相L：铁与碳的液溶体。
固相：C溶入Fe中的固溶体 、金属化 合物Fe3C。
铁碳合金的分类
铁碳合金的分类
总类 分类名称 c(%)
室温平衡组织
铁
工业纯铁
<0.0218 F or F+Fe3CⅢ
钢 亚共析钢 0.0218~0. 先共析F+P
共析钢
77
P
过共析钢
0.77
先共析Fe3CⅡ+P
0.77~2.11
铸铁
亚共晶铸铁 共晶铸铁 过共晶铸铁
2.11~4.30 4.30 4.30~6.69
微镜下珠光体的形态呈层片状。在放大
倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗
碳体片(窄条〉与铁素体片(宽条)。
水平线PSK为共析反应线。
PSK线亦称A1线。
GS、ES、PQ线的含义
GS、ES、PQ线的含义
GS:相图中的GS线是合金冷却时自A（奥氏体）中开始 析出F（铁素体）的临界温度线，通常称A3线。
共晶反应中渗碳体的成分 -Fe与-Fe的同素异形转变点 碳在-Fe中的最大溶解度 包晶点 共析反应中渗碳体的成分
M 769 0
相的磁性转变点
N 1394 0
-Fe与-Fe的同素异形转变点
O 769 ~0.5 相的磁性转变点
P 727 0.021 碳在-Fe中的最大溶解度
Q 室温 8
碳在-Fe中的溶解度
相
γ 相
相：
Fe3C相：是一种具有复杂结构的间隙化合 物。
• 性能硬而脆。 • 渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、
粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影 响。 • 在一定条件下，能分解。
铁碳合金相图分析
铁碳合Βιβλιοθήκη Baidu相图分析
• 铁碳合金的组元：
Fe、 Fe3C （C） • 铁碳合金中的相
铁碳合金目录
铁碳合金系相图 铁碳合金的平衡结晶过程 铁碳合金的成分-组织-性能关系
铁碳合金中的组元
铁碳合金中的组元
钢与铁的区别 Fe-C与Fe-Fe3C相图的区 别
纯铁
纯铁
•铁是过渡族元素; •熔点：1538℃; •密度：7.87 g /cm3; •有三种同素异构转变
•-Fe •-Fe •-Fe •性能特点
P+Fe3CⅡ+Ld Ld Fe3CⅠ+ Ld
典型铁碳合金的平衡结晶过程分析
典型铁碳合金的平衡结晶过程 分析
典型铁碳合金分类
工业纯铁 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
工业纯铁的结晶过程分析
工业纯铁的结晶过程分析
工业纯铁 (C<0.0218%)
L4.3 Ld
莱氏体中的渗碳体称共晶渗碳体。 莱氏体的形态：块状或粒状奥氏体分布在渗碳体基体上。 莱氏体的性能：硬而脆。
水平线ECF为共晶反应线。
共析点S和共析线PSK
共析点S和共析线PSK
温度： 727℃；成分：0.77%。
共析反应：
AS FP+ Fe3C 即 A0.77 F 0.0218 +
液相L、 相、 γ相、 相、 Fe3C相
• 三个重要的点：
共晶EUTECTIC点C
共析EUTECTOID点S
包晶PERITECTIC点J
• 铁碳合金相图中重要的线：
液相线ABCD，固相线AHJECF
水平线HJB
水平线ECF
水平线PSK
GS线、ES线、PQ线
包晶点J和包晶线HJB
包晶点J和包晶线HJB
S 727 0.000 共析点
8
0.77
Fe-Fe3C相图中特性线及含义
特性线
说明
ABCD AHJECF HN
JN GP
GOS
液相线
固相线
相与（ +）相区分界线也是碳在 -Fe中的溶解度曲线
（ +）相区与相区分界线
相区与（ +）相区的分界线，也 表示高于A1温度时碳在-Fe中的溶 解度
温度： 1495℃；成分： 0.17%C。
包晶反应
• LB+ H AJ • 即 L0.53+ 0.09A0.17 水平线HJB为包晶反应
线。
共晶点C和共晶线ECF
共晶点C和共晶线ECF
温度： 1148℃；成分：4.3%C。 共晶反应
LC AE+ Fe3C 即 L4.3 A2.11+ Fe3C
Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义
特 温度 性℃ 点
碳含量 说明 %
A 1534 0
纯铁熔点
B 1495 0.53 包晶反应时液态合金的碳浓度
C 1148 4.30 共晶点
D 1227 6.69 渗碳体熔点
E 1148 2.11 碳在-Fe中的最大溶解度
F 1148 6.69 G 912 0 H 1495 0.09 J 1495 0.17 K 727 6.69
0.0218%，室温时仅为0.0008%。
碳含量大于0.0008%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中，将从F中析出
Fe3C。析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。
P忽Q略线。亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线。 Fe3CIII数量极少，往往予以
Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义
ES:线是碳在A（奥氏体）中的固溶线，通常叫做Acm线。 在 1148℃ 时 A 中 溶 碳 量 最 大 可 达 2.1l% ， 而 在 727℃ 时 仅 为
0.77% 碳含量大于0.77%的铁碳合金自1l43℃冷至727℃的过程中，将
从A中析出Fe3C。析出的渗碳体称为二次渗碳体（ Fe3CII ） PQ: 是 碳 在 F （ 铁 素 体 ） 中 的 固 溶 线 。 在 727℃ 时 F 中 溶 碳 量 最 大 可 达
（ +）相区与相区分界线，也表 示亚共析钢的上临界温度A3
ES
PQ
HJB ECF MO PSK 230 ℃线
分界线，也表示碳在-Fe铁中的溶解 度和过共析钢的上临界点Acm 分界线，也表示温度低于共析温度时 碳在-Fe中的溶解度 包晶反应平衡线 共晶反应平衡线 -Fe磁性转变线 共析反应平衡线，也表示下临界点A1 Fe3C的磁性转变线A0
C--Fe3C
C-Fe3C
Fe3C渗碳体CEMENTITE的晶体结构
渗碳体的性能：
b=30MPa； =0； =0； AK=0；
HB=800 硬而脆
Fe3C：铁与碳的一种具有复杂结构的 间隙化合物，通常称为渗碳体。
铁碳合金中的相
铁碳合金中的相
液相L：铁与碳的液溶体。
固相：C溶入Fe中的固溶体 、金属化 合物Fe3C。
铁碳合金的分类
铁碳合金的分类
总类 分类名称 c(%)
室温平衡组织
铁
工业纯铁
<0.0218 F or F+Fe3CⅢ
钢 亚共析钢 0.0218~0. 先共析F+P
共析钢
77
P
过共析钢
0.77
先共析Fe3CⅡ+P
0.77~2.11
铸铁
亚共晶铸铁 共晶铸铁 过共晶铸铁
2.11~4.30 4.30 4.30~6.69