讲座3-2铁碳相图的应用C曲线(课程思考题)64页PPT文档
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铁碳合金的相图的详细讲解精品PPT课件
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
b
B
二、铁碳合金状态图
铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，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.
• 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
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
渗碳体组织金相图
珠光体的组织特点是两相 • ⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混呈合片物层，相用间P表分示布。,性能介
于两相之间。
珠光体
珠光体 ( P )
• ⑸莱氏体： 与Fe3C的机械混合物
过共析钢组织金 相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
共晶白口铁组织金 相图
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
亚共晶白口铁组织金 相图
7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )
过共晶白口铁组织 金相图
Fe - F选e3C择材相料图方的面应的用应用
制定热加工工艺方面的应用
§2-5 铁碳合金的组织与状态图
铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 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，都可作为 纯组元看待。
含碳量大于Fe3C6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
b
B
二、铁碳合金状态图
铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，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.
• 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
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
渗碳体组织金相图
珠光体的组织特点是两相 • ⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混呈合片物层，相用间P表分示布。,性能介
于两相之间。
珠光体
珠光体 ( P )
• ⑸莱氏体： 与Fe3C的机械混合物
过共析钢组织金 相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
共晶白口铁组织金 相图
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
亚共晶白口铁组织金 相图
7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )
过共晶白口铁组织 金相图
Fe - F选e3C择材相料图方的面应的用应用
制定热加工工艺方面的应用
§2-5 铁碳合金的组织与状态图
铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 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，都可作为 纯组元看待。
含碳量大于Fe3C6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
铁碳合金相图PPT课件
GS为奥氏体在冷却过程中析出铁素体的起始温度线，简称A3线。
GP为奥氏体在冷却过程中转变为铁素体的终止温度线。
二、相图中点、线和相区的意义
• 铁碳合金相图中主要点的温度、含碳量及含义见下表。
特性点 温度（℃） 含碳量（％）
特性点含义
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点
Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在奥氏体中的最大溶解度
G
912
0
α-Fe γ-Fe的同素异构转变点
S
727
0.77
共析点
2019/7/31
10
• 珠光体是铁碳合金中室温时的一个平衡组织，其力学性能数据如下：
抗拉强度δ b 布氏硬度 HB
断后延伸率 A11.3 冲击韧性 a K
750-900Mpa
•
180-280HB
20%~25%
30~40J/cm²
由此可见，珠光体力学性能介 于铁素体与渗碳体之间，具有 较好的塑性和韧性，强度较高， 硬度适中。正火后便可得到珠 光体组织。
• 相图的左下部为共析相图。共析相图与共晶相图相似，所不同的是共晶相图是
从液相中同时析出两个固相，产物称作共晶体；而共析相图则是从一个固相中同
时析出两个新的固相，产物称作共析体。在铁碳合金中，含碳0.77%的奥氏体在
727℃时发生共析A0反.7应7 ： 恒温
F0.0218 +
Fe3C
727℃
以上反应生成的铁素体与渗碳体组成的机械混合物共析体组织，称为珠光体，以符号P表示。
2019/7/31
GP为奥氏体在冷却过程中转变为铁素体的终止温度线。
二、相图中点、线和相区的意义
• 铁碳合金相图中主要点的温度、含碳量及含义见下表。
特性点 温度（℃） 含碳量（％）
特性点含义
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点
Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在奥氏体中的最大溶解度
G
912
0
α-Fe γ-Fe的同素异构转变点
S
727
0.77
共析点
2019/7/31
10
• 珠光体是铁碳合金中室温时的一个平衡组织，其力学性能数据如下：
抗拉强度δ b 布氏硬度 HB
断后延伸率 A11.3 冲击韧性 a K
750-900Mpa
•
180-280HB
20%~25%
30~40J/cm²
由此可见，珠光体力学性能介 于铁素体与渗碳体之间，具有 较好的塑性和韧性，强度较高， 硬度适中。正火后便可得到珠 光体组织。
• 相图的左下部为共析相图。共析相图与共晶相图相似，所不同的是共晶相图是
从液相中同时析出两个固相，产物称作共晶体；而共析相图则是从一个固相中同
时析出两个新的固相，产物称作共析体。在铁碳合金中，含碳0.77%的奥氏体在
727℃时发生共析A0反.7应7 ： 恒温
F0.0218 +
Fe3C
727℃
以上反应生成的铁素体与渗碳体组成的机械混合物共析体组织，称为珠光体，以符号P表示。
2019/7/31
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。
ppt课件
33
（二）铁碳合金相图分析
ppt课件
48
（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%
ppt课件
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。
ppt课件
36
（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。
铁碳相图幻灯
(2) 渗碳体(Fe3C)－A
渗碳体（cementite）是Fe—C合金中碳以 化合物(Fe3C)形式出现的。 Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表 示这个临界点。 Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网 状和板条状。
2. Fe—C合金中的基本相
在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件 (成分，温度)下，可有五（六）个基本相： L 相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、（石墨G）。 （1）液相(L) Fe与C在高温下形成的液体溶液。(ABCD线 以上) （2）δ相[高温铁素体（high temperature ferrite）]
Fe—C合金中的基本相
（3） 奥氏体（austenite） 奥氏体( γ 或A)是C溶解于 γ—Fe形成的间 隙固溶体称为奥氏体（austenite）。
Fe—C合金中的基本相 （4）铁素体（ferrite） 铁素体（α或F）是C溶于α－Fe形成的 间隙固溶体称为铁素体（ferrite）。 （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。
我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
历史 现状 趋势
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。
第二、锻造用原材料
金属材料 按加工状态
锻造用钢锭
钢锭及其冶炼 钢锭的结构 钢锭的内部缺陷 实例（接管段炼钢的简要流程）
主要涉及的内容
绪论 锻造用原材料 锻造的热规范 自由锻主要工序分析 锻后热处理 性能热处理 金属材料的机械性能
铁碳相图C曲线与金相组织介绍 课件
~900MPa，硬度：180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.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
索氏体S
索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体
(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢的高温转变产物，是片层的铁
（临界点A1～550℃）、过冷度小，P型组织转变区，A→P。
(2).M型转变：低温区（在MS以下）、过冷度大，发生M转变的区域，A→M。 (3).B型转变：中温区（550℃～MS），发生B转变的区域，A→B。 3、奥氏体化后的冷却方式通常有两种：等温处理和连续冷却。共析钢过冷奥氏
体等温转变C曲线包括三个转变区：高温转变区，也称珠光体转变区；中温转变
余奥氏体的分解基本结束.
3. 300-400℃渗碳体的形成,钢在回火的这一阶段,从过饱和固溶体中析出 的碳化物转变为颗粒状的渗碳体(Fe3C).当温度达到400℃时,α 固溶体中过饱 和的碳已基本完全析出,α -Fe晶格恢复正常,由过饱和固溶体转变为铁素体.钢 的内应力基本清除.
4. 400℃以上渗碳体的聚集长大,在第三阶段结束时,钢内形成了细粒状
向稳定的组织(铁素体和渗碳体两相混合物)转变的倾向.但在室温下,原子活动
能力很差,这种转变速度极慢.随着回火温度的升高,原子活动能力加强,组织转变 便以较快的速度进行.由于组织的变化,钢的性能也发生相应的变化.
按回火温度的不同,回火时淬火钢的组织转变可分为四个阶段. 1. 80-200℃马氏体分解,当钢加热到约80℃时,其内部原子活动能力有所 增加,马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出,马氏体中碳的过饱和 程度不断降低,同时,晶格畸变程度也减弱,内应力有所降低. 这种出过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物所组成的组织,称为回火 马氏体. 2. 200-300℃残余奥氏体分解,当钢加热温度超过200℃时,马氏体继续分 解,同时,残余奥氏体也开始分解,转变为下贝氏体或回火马氏体,到300℃时,残
铁碳合金相图PPT课件
奥氏体性能：相对于铁素体具有一定的强度和硬度，塑性 和韧性也好。 （σb=400 MPa，170~220HBS），塑性和 韧性也好（δ=40%~50%）。具有顺磁性，可作为无磁钢。5
无磁钢：没有铁磁性从而不能被磁化的稳定奥氏体钢。Fe-MnAl-C系列奥氏体，其电磁性能(磁导率)，组织稳定，力学性能 优良，磁导率低而电阻率高，在磁场中的涡流损耗极小。
0.77 c 0.77 0.0218
100%
P
c 0.0218 0.77 0.0218
100%
6.69 c 6.69 0.0218
100%
Fe3C
c 0.0218 6.69 0.0218
100%
30
亚共析钢的组织
所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体 组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同， Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。
无磁钢的用途： （1）石油钻井无线随钻侧斜系统(MWD)：是在油田钻井过程
中的专业定向仪器。一般用于定向井，而定向井需要测斜度及 方位的，测斜时仪器在无磁钻具内部可以免受外界磁场的影响 从而保证结果的准确性。 （2）高压电器和大中型变压器油箱内壁、铁芯拉板、线圈夹 件、螺栓、套管、法兰盘等漏磁场中的结构件； （3）起重电磁铁吸盘、磁选设备筒体、选箱以及除铁器、选 矿设备等；
100%
13.4%
35
过共晶白口铸铁(Wc=5%)
Ld
6.69 6.69
5.0 4.3
100%
71%
Fe3C
5.0 4.3 100% 6.69 4.3
29%
无磁钢：没有铁磁性从而不能被磁化的稳定奥氏体钢。Fe-MnAl-C系列奥氏体，其电磁性能(磁导率)，组织稳定，力学性能 优良，磁导率低而电阻率高，在磁场中的涡流损耗极小。
0.77 c 0.77 0.0218
100%
P
c 0.0218 0.77 0.0218
100%
6.69 c 6.69 0.0218
100%
Fe3C
c 0.0218 6.69 0.0218
100%
30
亚共析钢的组织
所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体 组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同， Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。
无磁钢的用途： （1）石油钻井无线随钻侧斜系统(MWD)：是在油田钻井过程
中的专业定向仪器。一般用于定向井，而定向井需要测斜度及 方位的，测斜时仪器在无磁钻具内部可以免受外界磁场的影响 从而保证结果的准确性。 （2）高压电器和大中型变压器油箱内壁、铁芯拉板、线圈夹 件、螺栓、套管、法兰盘等漏磁场中的结构件； （3）起重电磁铁吸盘、磁选设备筒体、选箱以及除铁器、选 矿设备等；
100%
13.4%
35
过共晶白口铸铁(Wc=5%)
Ld
6.69 6.69
5.0 4.3
100%
71%
Fe3C
5.0 4.3 100% 6.69 4.3
29%
讲座32铁碳相图的应用C曲线资料ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
钢再加热奥氏体化的目的——再控制其冷却、获得 所需要的组织与性能
钢在冷却过程中的组织转变
热处理中两种常用 的冷却方式：
1）等温处理 2）连续冷却
图中临界温度在这 指A化温度。
要解决以上疑问必须了解时间因素，如等温、实际非平 衡连续冷却过程相转变的规律；必须了解合金元素的对 相转变影响。 二、应用 1．选材 2．热加工工艺制定的基础
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
HB↑，强度↑ 。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
珠光体型组织（珠光体、索氏体、屈氏 体）有何相同和不同点？
1.珠光体 铁素体与渗碳体的片间距为0.6～0.7μm，通常用符号P表示。
本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢
奥氏体晶粒长大趋势与特征
思考题： 1）如何测定钢的晶体粒度？ 2）如何测定钢本质晶粒度？
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3．奥氏体晶粒度的控制
影响奥氏体晶粒度的因素
重点掌握
1. 钢加热时组织转变及影响因素； 2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大
小的因素； 3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C
曲线中各温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌、 性能特点。 4. 非共析钢C曲线与点，冷却速度对钢 的组织变化和最终性能的影响等； 6.影响C曲线的因素
铁碳相图专题讲解26页PPT
铁碳相图专题讲解
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性ou
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性ou
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
讲座3-2铁碳相图的应用C曲线-资料
奥氏体晶粒随温度的升高而稳定快速长大→本质粗晶钢；
奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大→本质 细晶钢。
本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢
奥氏体晶粒长大趋势与特征
思考题： 1）如何测定钢的晶体粒度？ 2）如何测定钢本质晶粒度？
3．奥氏体晶粒度的控制
影响奥氏体晶粒度的因素
a. 加热工艺 加热温度，保温时间
问题：各种组织的形成机制、类型与特性分析？
4．亚（过）共析钢的等温冷却转变曲线 （简单说明）
• In the simple case of a eutectoid plain carbon steel, the curve is roughly C-shaped with the pearlite reaction occurring down to the nose of the curve and a little beyond. At lower temperatures bainite and martensite are formed.
• The diagrams become more complex for hypo- and hyper-eutectoid alloys(亚/过共析钢)as the ferrite or cementite reactions have also to be represented by additional lines.
1．含碳量的影响
共析钢，C曲线最靠右边，过冷A稳定性最高。
亚/过共析钢，其过冷A都不稳定，其中：
1）对亚共析钢，钢中C%↑，A中C%↑，其C曲线 右移，过冷A趋于稳定; 2）对过共析钢，一般在ACcm以上A化，钢中C%↑， 未溶Fe3C↑→有利于形核→其C曲线左移，过冷A 更不稳定.
奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大→本质 细晶钢。
本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢
奥氏体晶粒长大趋势与特征
思考题： 1）如何测定钢的晶体粒度？ 2）如何测定钢本质晶粒度？
3．奥氏体晶粒度的控制
影响奥氏体晶粒度的因素
a. 加热工艺 加热温度，保温时间
问题：各种组织的形成机制、类型与特性分析？
4．亚（过）共析钢的等温冷却转变曲线 （简单说明）
• In the simple case of a eutectoid plain carbon steel, the curve is roughly C-shaped with the pearlite reaction occurring down to the nose of the curve and a little beyond. At lower temperatures bainite and martensite are formed.
• The diagrams become more complex for hypo- and hyper-eutectoid alloys(亚/过共析钢)as the ferrite or cementite reactions have also to be represented by additional lines.
1．含碳量的影响
共析钢，C曲线最靠右边，过冷A稳定性最高。
亚/过共析钢，其过冷A都不稳定，其中：
1）对亚共析钢，钢中C%↑，A中C%↑，其C曲线 右移，过冷A趋于稳定; 2）对过共析钢，一般在ACcm以上A化，钢中C%↑， 未溶Fe3C↑→有利于形核→其C曲线左移，过冷A 更不稳定.
铁碳相图ppt课件
Fe3C
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
大一工程材料 铁碳相图专题讲解PPT学习教案
1500
N
A
液体
d 液+d J
奥+d 奥氏体
B 液+奥
1400 1300 1200
奥氏体
液体+奥氏体
E
1148℃
液体 C
1100 1000 G(913 ℃)
900
铁 素
800
体 700
奥+铁 A3 S
P
Acm A1
奥氏体+渗碳体 727℃
600
铁素体+渗碳体
500
0.02 0.77
2.11
4.3
C%
0.77
2.11
4.3
6.69
C%
第17页/共27页
3.3.2 根据相图分析机械性能
1. 单相固溶体 固溶体的强度、
硬度高于纯金属，固溶
度越高，强度、硬度越
高，塑性、韧性一般随 A
B%
固溶度增加而下降。
sb
HB
溶剂晶格畸变亦使其电阻增大，所以 ，高电 阻合金 都是固 溶体合 金。单 相固溶 体在电 解质中 不会象 多相固 溶体那 样构成 微电池 ，故单 相固溶 体合金 的耐蚀 性较高 。
低温 莱氏体
1227℃ D 液体 +渗碳体
F 渗碳体+莱氏体
K 渗碳体 +低温莱氏体
6.69
T℃1600 A(1538 ℃)
1500
1400 1300 1200
奥氏体
L
A
1-液2 体+奥氏体
E
1148℃
液L体
1ÒÔÉÏ C
1100
1000 G(913 ℃)
Acm 900 奥+铁
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– measure the rate of transformation at a constant temperature. In other words a sample is austenitised and then cooled rapidly to a lower temperature and held at that temperature whilst the rate of transformation is measured, for example by dilatometry. Obviously a large number of experiments is required to build up a complete TTT diagram.
钢在冷却过程中的组织转变
热处理中两种常用 的冷却方式：
1）等温处理 2）连续冷却
图中临界温度在这 指A化温度。
• 其中马氏 体是连续 冷却过程 形成， Ms,Mf不 属于等温 转变特征 点！
Time-temperature transformation (TTT) diagrams也称
过冷奥氏体的等温转变C曲线
铁碳相图的局限性与应用
一、局限性 1．反映的是平衡相，而不是组织 2．反映二元合金中相的平衡状态 3．没有反映时间的作用（为平衡条件下，没考虑冷却速度）
要解决以上疑问必须了解时间因素，如等温、实际非平 衡连续冷却过程相转变的规律；必须了解合金元素的对 相转变影响。 二、应用 1．选材 2．热加工工艺制定的基础
一、过冷奥氏体的等温转: 如前所述，将奥氏体化后的钢冷却到一定温度，保温，测
量A过冷转变开始和终了时间；将不同温度下的等温转变 开始点与终了点分别连成线即得C曲线。可以发现：
➢ 对共析钢A1以上：A稳定 A1以下：A不稳定，过冷
➢ C曲线有一最小孕育期(约过冷到550℃等温转变时）： 1)T↓，A——P的驱动力F提高 2)T↓——D↓
a. Cr、Mo、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素（也是其 封闭或缩小A相区的原因），降低奥氏体形成速度；
b. Co、Ni非碳化物形成元素（开启A相区原因），能加快 C在A中的扩散速度，加快A形成速度;
c.认为 Al、Si、Mn影响不大。
d.合金元素在A中的扩散系数远小于C! （对合金钢奥氏体 化处理时间与温度的影响？）
参考宋维锡《金属学》 p318
一、共析钢的奥氏体化（再加热奥氏体化目 的？）晶格改组和Fe，C原子的扩散过程。遵循形核、
长大规律:在晶界上形核，渗碳体溶解、铁素体通过点阵重 构转变成奥氏体，如下图所示。
共析钢奥氏体化温度Ac1及其转变式：
共析钢加热时在Ac1温度，奥氏体化转变式：
F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (fcc, 0.77)
三、影响奥氏体化的因素
1．加热温度影响 不同温度下等温时奥 氏体化过程与时间的 关系如图所示；也称 奥氏体等温转变动力 学关系。 T↑→A化转变进程加 快 (D↑）
2．加热速度与珠光体中渗碳体层片 间距的影响
V↑（dT/dt)→转变开始温度↑，转变时间↓
3．合金元素影响（合金钢时要考虑的问题）
本节提纲
1.钢加热时的组织转变 2.奥氏体化 3.钢冷却时的组织转变 4.等温转变曲线
C-curve/ TTT(TimeTemperatureTransformation) 5.连续冷却曲线
CCT(Continuous Cooling Transformation） 6. 影响C曲线的因素
钢在再加热时的组织转变
实际转变温度：随加热（或冷却）速度增加， 偏离平衡转变温度A1（727℃）也愈大！
二．共析钢奥氏体化过程与机制
a. 界面形核 （优先在铁素体F与渗碳体Fe3C相界）； b. C扩散、铁素体晶格重构，奥氏体长大； c. 渗碳体完全溶解，碳成分不均匀的奥氏体； d. 碳在奥氏体中的均匀化。
共析钢奥氏体化过程与机制
奥氏体晶粒随温度的升高而稳定快速长大→本质粗晶钢；
奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大→本质 细晶钢。
本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢
奥氏体晶粒长大趋势与特征
思考题： 1）如何测定钢的晶体粒度？ 2）如何测定钢本质晶粒度？
3．奥氏体晶粒度的控制
影响奥氏体晶粒度的因素
a. 加热工艺 加热温度，保温时间
重点掌握
1. 钢加热时组织转变及影响因素； 2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大
小的因素； 3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C
曲线中各温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌、 性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别；影响C曲 线的因素； 5. 奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢 的组织变化和最终性能的影响等； 6.影响C曲线的因素
4．奥氏体化前的原始组织影响
片状珠光体，片间距小→相界面多→碳弥散 度大→碳原子扩散距离短→奥氏体形核长 大比粒状原始组织中要快。
四、奥氏体晶粒大小及控制
1．晶粒度（grain size Index） : 表征晶体内晶粒大小的量度，通常用单位长度，面 积，体积内的晶粒数或晶粒度级别表示。
ASTM method （美国材料试验协会的晶粒度标 定法），通常用与晶粒大小标准图比较来确定钢 的晶粒度级别。
b. 成分的影响 A中C%↑（扩散速度增加）→A晶粒长大↑ 碳化物（MxC%，钉扎晶界）↑ →A晶粒长大↓
1)碳化物形成元素一般有细化晶粒作用； 2）Al脱氧钢或钢中含有V\Ti\Nb等容易形成氮化物、碳化 物元素，能抑制A长大→这类钢一般为本质细晶粒钢； 3）认为Mn 、P能促进A长大。
钢再加热奥氏体化的目的——再控制其冷却、获得 所需要的组织与性能
其中1-4为粗晶粒；5级以上为细晶粒。常分8级。
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
2．奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
➢ 起始晶粒度为（珠光体）加热刚转变成奥氏体时的晶粒度， 一般比较细。
➢ 实际晶粒度：加热或加工条件下获得的晶粒度。 ➢ 本质晶粒度：加热过程中，钢奥氏体晶粒长大的倾向。
钢在冷却过程中的组织转变
热处理中两种常用 的冷却方式：
1）等温处理 2）连续冷却
图中临界温度在这 指A化温度。
• 其中马氏 体是连续 冷却过程 形成， Ms,Mf不 属于等温 转变特征 点！
Time-temperature transformation (TTT) diagrams也称
过冷奥氏体的等温转变C曲线
铁碳相图的局限性与应用
一、局限性 1．反映的是平衡相，而不是组织 2．反映二元合金中相的平衡状态 3．没有反映时间的作用（为平衡条件下，没考虑冷却速度）
要解决以上疑问必须了解时间因素，如等温、实际非平 衡连续冷却过程相转变的规律；必须了解合金元素的对 相转变影响。 二、应用 1．选材 2．热加工工艺制定的基础
一、过冷奥氏体的等温转: 如前所述，将奥氏体化后的钢冷却到一定温度，保温，测
量A过冷转变开始和终了时间；将不同温度下的等温转变 开始点与终了点分别连成线即得C曲线。可以发现：
➢ 对共析钢A1以上：A稳定 A1以下：A不稳定，过冷
➢ C曲线有一最小孕育期(约过冷到550℃等温转变时）： 1)T↓，A——P的驱动力F提高 2)T↓——D↓
a. Cr、Mo、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素（也是其 封闭或缩小A相区的原因），降低奥氏体形成速度；
b. Co、Ni非碳化物形成元素（开启A相区原因），能加快 C在A中的扩散速度，加快A形成速度;
c.认为 Al、Si、Mn影响不大。
d.合金元素在A中的扩散系数远小于C! （对合金钢奥氏体 化处理时间与温度的影响？）
参考宋维锡《金属学》 p318
一、共析钢的奥氏体化（再加热奥氏体化目 的？）晶格改组和Fe，C原子的扩散过程。遵循形核、
长大规律:在晶界上形核，渗碳体溶解、铁素体通过点阵重 构转变成奥氏体，如下图所示。
共析钢奥氏体化温度Ac1及其转变式：
共析钢加热时在Ac1温度，奥氏体化转变式：
F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (fcc, 0.77)
三、影响奥氏体化的因素
1．加热温度影响 不同温度下等温时奥 氏体化过程与时间的 关系如图所示；也称 奥氏体等温转变动力 学关系。 T↑→A化转变进程加 快 (D↑）
2．加热速度与珠光体中渗碳体层片 间距的影响
V↑（dT/dt)→转变开始温度↑，转变时间↓
3．合金元素影响（合金钢时要考虑的问题）
本节提纲
1.钢加热时的组织转变 2.奥氏体化 3.钢冷却时的组织转变 4.等温转变曲线
C-curve/ TTT(TimeTemperatureTransformation) 5.连续冷却曲线
CCT(Continuous Cooling Transformation） 6. 影响C曲线的因素
钢在再加热时的组织转变
实际转变温度：随加热（或冷却）速度增加， 偏离平衡转变温度A1（727℃）也愈大！
二．共析钢奥氏体化过程与机制
a. 界面形核 （优先在铁素体F与渗碳体Fe3C相界）； b. C扩散、铁素体晶格重构，奥氏体长大； c. 渗碳体完全溶解，碳成分不均匀的奥氏体； d. 碳在奥氏体中的均匀化。
共析钢奥氏体化过程与机制
奥氏体晶粒随温度的升高而稳定快速长大→本质粗晶钢；
奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大→本质 细晶钢。
本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢
奥氏体晶粒长大趋势与特征
思考题： 1）如何测定钢的晶体粒度？ 2）如何测定钢本质晶粒度？
3．奥氏体晶粒度的控制
影响奥氏体晶粒度的因素
a. 加热工艺 加热温度，保温时间
重点掌握
1. 钢加热时组织转变及影响因素； 2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大
小的因素； 3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C
曲线中各温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌、 性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别；影响C曲 线的因素； 5. 奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢 的组织变化和最终性能的影响等； 6.影响C曲线的因素
4．奥氏体化前的原始组织影响
片状珠光体，片间距小→相界面多→碳弥散 度大→碳原子扩散距离短→奥氏体形核长 大比粒状原始组织中要快。
四、奥氏体晶粒大小及控制
1．晶粒度（grain size Index） : 表征晶体内晶粒大小的量度，通常用单位长度，面 积，体积内的晶粒数或晶粒度级别表示。
ASTM method （美国材料试验协会的晶粒度标 定法），通常用与晶粒大小标准图比较来确定钢 的晶粒度级别。
b. 成分的影响 A中C%↑（扩散速度增加）→A晶粒长大↑ 碳化物（MxC%，钉扎晶界）↑ →A晶粒长大↓
1)碳化物形成元素一般有细化晶粒作用； 2）Al脱氧钢或钢中含有V\Ti\Nb等容易形成氮化物、碳化 物元素，能抑制A长大→这类钢一般为本质细晶粒钢； 3）认为Mn 、P能促进A长大。
钢再加热奥氏体化的目的——再控制其冷却、获得 所需要的组织与性能
其中1-4为粗晶粒；5级以上为细晶粒。常分8级。
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
2．奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
➢ 起始晶粒度为（珠光体）加热刚转变成奥氏体时的晶粒度， 一般比较细。
➢ 实际晶粒度：加热或加工条件下获得的晶粒度。 ➢ 本质晶粒度：加热过程中，钢奥氏体晶粒长大的倾向。