铁碳相图分析

学习新知
T° A
Fe - Fe3C 相图
L
E 1148℃ C F
D
G
A
S
Ld
727℃
F P Q
P
0.0218%C 0.77%C Fe 2.11%C
Ld’
4.3%C
K
6.69%C Fe3C
学习新知
3、相区 1）单相区 有F、A、L和Fe3C四个单相区 2）两相区 五个两相区：L＋A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C 两相区、A＋F两相区、F+Fe3C两相区 3）三相区 ECF共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线 （L、A、Fe3C） PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存 线（A、F、Fe3C）
拓展延伸
Fe - Fe3C 相图的应用
选择材料方面的应用
制定热加工工艺方面的应用
重点内容回顾： 1、铁碳合金相图的构成； 2、铁碳合金相图的特性点、特性线的含义； （五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。）
即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零

Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。

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
Fe - Fe3C 相图
T°
Fe
Fe3C
9.3铁碳合金状态图
伊春市西林职业技术学校 吕相敏
本课题重点与难点
教 学 重 点
Fe-Fe3C状态图特征点
教 学 难 点
简化的Fe-Fe3C状态图特征线
。

钢和铸铁的区别？
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢；

含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
学习新知
4）ES线 碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。 碳在奥氏体中最大溶解度是E点（wC＝2.11％）， 随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小， 将由奥氏体中析出二次渗碳体Fe3CⅡ。 5）GS线 奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为 A3线。 6）PSK水平线 共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度 （727℃）时，将发生共析转变生成珠光体（P）， wC＞0.0218%的铁碳合金均会发生共析转变。
知识准备 铁碳合金的基本组织
1、铁素体

碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。
• 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。
铁素体
铁素体组织金相图
知识准备
2、奥氏体（A或γ）
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。 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
学习新知
T° A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Fe - Fe3C 相图
L
E 1148℃ C F
D
G
A
S
Ld
727℃
F P Q
P
0.0218%C 0.77%C Fe 2.11%C
Ld’
石墨的形式存在。
钢中的渗碳体
渗碳体组织金相图
知识准备
4、珠光体 铁素体与Fe3C的机械混合物，用P表示。

珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。
珠光体 珠光体
珠光体组织金相图
知识准备
5、莱氏体（Ld或Ld'）
与Fe3C的机械混合物
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示
低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以Ld’表示
为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
莱氏体
莱氏体组织金相图
学习新知
铁碳合金状态图
铁碳合金相图是表明平衡状态下含碳量小于6.69%的铁碳合 金的成分、温度与组织之间的关系。 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
学习新知
T° A
Fe - Fe3C 相图
L
E 1148℃ C F
D
G
A
S
Ld
727℃
F P Q
P
0.0218%C 0.77%C Fe 2.11%C
Ld’
4.3%C
K
6.69%C Fe3C
学习新知
2、特性线 1）ACD线 液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的 线，铁碳合金在此线以上处于液相。 2）AECF线 固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的 线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体 状态。 3）ECF水平线 共晶线，Wc＞2.11%的铁碳合金，缓冷至该线 （1148℃）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。
碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。 是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为
2.11%。727 ℃时为0.77%

组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工 都在 区进行.

碳钢室温组织中无奥氏体。
奥氏体
奥氏体组织金相图
知识准备
3、渗碳体（Fe3C）
学习新知
7）GP线 0＜Wc＜0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出 铁素体的终了线。 8）PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。在727℃时，Wc=0.0218%， 溶碳量最大，在600℃时，Wc=0.0057%。 在727℃缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少， 铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3CⅢ）的形 式析出。一般情况下，忽略Fe3CⅢ的存在。 以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却过程中的 相变。若是加热过程，则相反。
学习新知
5）C点 共晶点，温度1148℃，Wc=4.3% 成分为C的液相，冷却到此温度时，发生 共晶反应：Lc→Ld（AE+Fe3C） 6）E点 碳在γ-Fe中的最大溶解度,温度1148℃， Wc=2.11% 7） S点 共析点，温度727℃，Wc=0.77% 成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生 共析反应：As→P（Fp+Fe3C） 8）P点 碳在α-Fe中的最大溶解度,温度727℃， Wc=0.0218%
4.3%C
K
6.69%C Fe3C
学习新知
1、主要特性点 1）A点 纯铁的熔点，温度1538℃,Wc=0 2）G点 纯铁的同素异晶转变点，冷却到912℃时, 发生γ-F→α-Fe
3）Q点 600℃时,碳在α-Fe中的溶解度,Wc=0.0057%
4）D点 渗碳体熔点,温度1227℃,Wc=6.69%