第5章_铁碳合金

5 典型合金的结晶过程
3） 白口铸铁(2.11%﹤C%﹤6.69%) ①共晶白口铸铁（C% = 4.3%）平衡结晶过程： 共晶反应 L → Le(A+Fe3C)
合金的室温组织：P + Fe3C 为低温莱氏体（Le’）：
5 典型合金的结晶过程
②亚共晶白口铸 (2.11%﹤C%﹤4.3%)平衡结晶过程： 合金的室温组织： P + Fe3CII + Le’
5 典型合金的结晶过程
③过共析钢（0.77%﹤C%﹤2.11%）平衡结晶过程
合金的室温组织：P + Fe3CII
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④计算： i、计算碳钢中珠光体的相对含量 P%（室温）= A%（727℃） ii、根据碳钢的组织计算碳钢的含碳量 亚共析钢：(组织：F+P) C% ≈ P%×0.8% 过共析钢：（组织：P+Fe3C） C%≈P%×0.8% + Fe3C%×6.69%
5 典型合金的结晶过程
③过共晶白口铸铁(4.3%﹤C%﹤6.69%)平衡结晶过程：
合金的室温组织： Le’+ Fe3CI
6 铁碳合金的成分—组织—性能关系
6 铁碳合金的成分—组织—性能关系
铁碳合金的相组成物、组织组成物的相对量与含碳量
5. 3 碳钢
（0.0218%﹤C%﹤2.11） ①碳对机械性能的影响 随碳含量的增加 HB：C%↑ Fe3C%↑ σb： C%↑，σb↑； δ、αk： C%↑，δ↓
5 典型合金的结晶过程
1） 工业纯铁(C%≤0.0218%)平衡 结晶过程： 1-2之间：A冷却不变 2-3之间：从A中析出F 3-4之间：F冷却不变 4-5之间：从F晶界析出Fe3CIII。 工业纯铁结晶.SWF
5 典型合金的结晶过程
1） 工业纯铁(C%≤0.0218%)平衡结晶过程： 合金的室温组织：F+ Fe3CIII
第五章铁碳合金
§5.1 铁碳合金的相结构与性能
1、铁素体（F-ferrite） （δ固溶体（高温铁素体） ） C在 α-Fe 中的间隙固溶体, 呈体心立方晶格。
2、奥氏体（A-austenite）
C在 γ-Fe中的间隙固溶体, 呈面心立方晶格。
§5.1 铁碳合金的相结构与性能
3、渗碳体（Fe3C）
思考题
8. 对某退火碳钢进行金相分析，组织为珠光体和网状渗 碳体，其中珠光体量占93%。问此钢材碳的含量大约 是多少?是哪个钢号？ 9. 现有形状和尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金， 它们的含碳量wc分别为0.20%、0.40%、1.2%、3.5%， 根据你所学的知识可用哪些方法来区别它们？ 10. 某厂材料仓库，两种碳钢材料混料，无法区别。实 验人员截取了两快试样，退火后制备金相试样，放在 显微镜下观察。其中一块F占41.6%，P占58.4%；另 一快Fe3CII占7.3%，P占92.7%；求这两种钢的成分。
5 典型合金的结晶过程
②亚共析钢（0.0218%﹤C%﹤ 0.77%）平衡结晶过程 1-2之间：A冷却不变 2-3之间：由A中析出F A和F的成分分别沿GS和GP线 变化。 3点时： 发生共析反应 A0.77 → P F不变化 3-4之间：合金组织不发生变化 亚共析钢结晶.SWF
5 典型合金的结晶过程
Fe与C形成的复杂结构 的间隙化合物
§5.2 铁碳合金相图
§5.2 铁碳合金相图
1、重要的点 C: 共晶点 S: 共析点 E: A中最大溶碳量 P: F中最大溶碳量 2、重要的线 ECF：共晶反应线 PSK：共析反应线 ES：碳在A中的固溶线 PQ：碳在F中固溶线
3 相图分析 4 重要反应 共晶反应： 反应产物为（A + Fe3C），叫莱氏体（Le） 共析反应： 反应产物为（F0.02 + Fe3C） 叫珠光体（P-pearlite）。
思考题
1. 默画Fe-Fe3C相图，标出相区和重要的点、线的成 分、温度。 2. 分析含碳量wc分别为0.45%、1.2%的铁碳合金在极 缓慢冷却时的组织转变过程，绘出室温组织示意图 并在图上标明组织组成物名称。 3. 分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶 渗碳体、共析渗碳体的异同之处。 4. 0.6%C的铁碳合金中F和P各占多少？ 5. 1.0%C的铁碳合金中P和Fe3CII各占多少？
5. 3 碳钢
②常见杂质的影响 i)有害杂质S、P S — 造成钢的热脆性 Fe、S形成低熔点共晶体 FeS+FeO+Fe (熔点940 ℃) FeS+Fe (熔点940 ℃) P — 造成钢的冷脆性 ii)有益杂质Si、Mn Si 、Mn— 溶于F使F的强度、硬度升高 Mn —减轻S的危害 Mn与S的化学亲合力高于S与Fe的，因而S易于与Mn 化合形成MnS，MnS 熔点高（1620℃）并有一定的塑 性， 不会对钢产生有害影响。
②亚共析钢（0.0218%﹤C%﹤ 0.77%）平衡 结晶过程
合金的室温组织：P + F
5 典型合金的结晶过程
③过共析钢 （0.77%﹤C%﹤2.11%）平衡 结晶过程 1-2之间：A冷却不变 2-3之间：由A中析出Fe3CII Fe3CII呈网状分布在A晶界上 3点时： 发生共析反应 A0.77→P Fe3CII不变化 3-4之间：合金组织不发生变化 过共析钢结晶.SWF
5 典型合金的结晶过程
2） 碳钢 （0.0218%﹤C%﹤2.11%） ①共析钢（C% = 0.77%）平衡结 晶过程： 1-2之间：A冷却不变 2点时：发生共析反应 A P 2-3： P不发生转变。
共析钢结晶.SWF
5 典型合金的结晶过程
2） （0.0218%﹤C%﹤2.11%） ①共析钢（C% = 0.77%）平衡结晶过程： 合金的室温组织：P
思考题
6. 根据Fe-Fe3C相图计算： ⑴ 室温下，wc0.2%的钢中珠光体和铁素体相对量。 ⑵ 室温下，wc为1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体的 相对量。 ⑶ 727℃共析反应刚完成时，珠光体中铁素体和渗 碳体的相对量。 ⑷ wc为1.2%的钢在1400℃、1100℃和800℃时奥氏 体中的含碳量 7. 某仓库中的钢材经金相分析后发现组织为P+F，其 中F占80%。问此钢的含碳量大约为多少？