4 铁碳合金的相图的详细讲解
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白口铸铁 (2.11～6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 a. 亚共晶白口铸铁 (2.11～4.3%C) P+Fe3CII+Ld′ b. 共晶白口铸铁 (4.3%C) Ld′ c. 过共晶白口铸铁 (4.3～6.69%C) Fe3CI+Ld′
26
工 业 纯 铁
亚 共 共 析 析 钢 钢 P F + P
1600 A δ H B δ+A J 1400 1394℃
L+δ
L
L+A 1148℃
D
L+Fe3CⅠ
温度/ ℃
1200 1000 800 F 600 Q 400 200
A
F
E G 912℃ F+A P S P
P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd A+Fe3CⅡ+Ld A+Fe3CⅡ
727℃
C Ld
过 共 析 钢 Fe3CⅡ +P
亚 共 晶 白 口 铁 P+Fe3CII+Ld′
共 晶 白 口 铁
Ld′
过 共 晶 白 口 铁 Fe3CI+Ld′ 6.69 00
27
（三）典型铁碳合金的结晶过程及其组织
• • • • • • • 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 ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
奥氏体
奥氏体组织金相图
• ⑶ 渗碳体：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。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体
2
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。
25
（二）铁碳合金的分类
铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
钢(0.0218～2.11%C)高温组织为单相 a. 亚共析钢 (0.0218～0.77%C) 室温组织为F+P b. 共析钢 (0.77%C) P c. 过共析钢 (0.77～2.11%C) Fe3CⅡ +P
铁素体组织金相图
• ⑵ 奥氏体:
• 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。
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
• 共晶产物是A与Fe3C的机械混合 物，称作莱氏体, 用Le表示。为 蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而 脆。
莱氏体
PSK：共析线
AS ⇄FP+ Fe3C • 共析转变的产物是 F 与 Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
第四章 铁碳合金相图及碳素钢
※一 铁碳合金的基本组织 ※二 铁碳合金相图
※三 碳素钢（非合金钢）
1
※一 铁碳合金的基本组织
一【 新课导入】
钢和生铁都是铁碳合金，其基本组织是铁和碳两 个元素，是现代工业中应用最广泛的金属材料。为 了熟悉钢铁材料的组织与性能，以便在生产中合理 使用，首先必须研究铁碳合金相图。一般说的铁碳 合金相图，实际上是铁-渗碳体（Fe- Fe3C ）相图。 根据含碳量的不同，碳可以溶解在铁中形成固溶体， 也可以反应形成金属化合物，或固溶体与金属化合 物组成机械混合物。因此，在铁碳合金中出现以下 几种基本组织：
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
• ⑷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 ( P )
• ⑸莱氏体：机械混合物
• 高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示
15
※二 铁碳合金相图
1.Fe-C相图与Fe-Fe3C相图
• • • • 铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作 为纯组元看待。 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。
50
※三 碳素钢（非合金钢）
工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于 2.11%的铁碳合金。
合金钢是指为了提高钢
的性能，在碳钢基础上 有意加入一定量合金元 素所获得的铁基合金。
51
一 钢中杂质对钢性能的影响
钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱 氧残留的元素。 1、Mn的影响: 0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。 2、Si的影响：0.5%时为杂质，是有益元素。作用为： ① 强化铁素体；
② 增加钢液流动性。
52
3、S的影响：是有害元素。
• 常以FeS形式存在。易与Fe在晶
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
L'd
Fe3CⅠ+L'd
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
17
(一)铁碳合金相图中主要点和线的意义
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: EF、ES、GS、PSK。 • 三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析 转变。 • 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
Fe - Fe3C 相图
T°
Fe
Fe3C
Fe - Fe3C 相图
T° A
L
L+A
E A+ Fe3CⅡ
D
C L+ Fe3CⅠ F Ld+Fe3CⅠ 727℃ K Ld’+Fe3CⅠ 6.69%C Fe3C
1148℃
G
A
S A+F F P ( F+ Fe3C )
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ ( P+Fe3C ) 4.3%C
48
【小结】 1.Fe- Fe3C相图
Fe- Fe3C相图相图特性点 Fe- Fe3C相图特性线
2.铁碳合金的分类 3.含碳量对钢组织和性能的影响 4.Fe- Fe3C相图的应用
49
• 【新课导入】纯铁是一种塑性很好的金属，既
不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中 含有一定量的碳后，就变成了现代工业的骨骼— —钢铁材料了。钢铁材料是机械制造、建筑、交 通运输、国防及其他各部门应用最广泛的金属材 料。当今世界，钢铁产量占世界金属总产量的90 ％以上，钢铁的品种和使用量已成为衡量一个国 家科学技术和经济发展水平的重要标志。对钢而 言，有碳钢、合金钢之分。接下我们先来学习碳 钢的知识。
L+δ
δ+
L+ L+ Fe3C + + Fe3C
F+ Fe3C
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
PSK线又称A1线 。
24
⑶ 其它相线 • GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3线。
• HN,JN—δ⇄ 固溶体 转变线， • ES—碳在 -Fe中的固 溶线。又称Ac m线。 • PQ—碳在-Fe中的固 溶线。
• 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 ( Ld )
※小结:
A:
A:
A:
13
※归纳:
14
※二 铁碳合金相图
• 【新课导入】从铁碳合金组织学习中我们 知道，室温下的组织F、P、Ldˊ、Fe3C随着 含碳量增加，它们的性能变化是规律的， 塑性、韧性由好变差，硬度由大变小，其 实这种变化规律我们是可以从材料专家绘 制的铁碳合金相图反映出来的。我们接下 来就是学习讨论：铁碳合金相图
铣
车 刨 钻
(5) 热处理性能: 后续介绍
磨
切削加工的基本形式
46
焊 缝 组 织
铸 造
模锻
47
（五） 铁碳合金相图的应用 1）在铸造中的应用。根据相图可以知道各种成分的钢 和铸铁的结晶温度，可确定合金的浇注温度，知道合 金的凝固温度范围，判断流动性以及缩孔、缩松的倾 向。共晶成分的合金，结晶温度较低，偏析较小，流 动性好，因而铸造合金的成分常选用接近共晶成分。 2）在锻造中的应用。钢中有奥氏体组织时，塑性好， 变形是抗力低，便于塑性变形，故常选择单相奥氏体 区域的适当温度范围。 3）在热处理中的应用。相图反映了不同成分的合金在 缓慢加热或冷却时，所发生的组织转变温度，是制订 热处理工艺的依据。
Le+ Fe3CⅠ
K
Ld Ld+ Fe3CⅠ Fe3C
Q P+F Fe F+ Fe3CⅢ
C%
43
（四）含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 ⒈ 含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：
钢 铁 分 类
含碳量%
钢 工 业 共析钢 纯 铁 亚共析钢 过共析钢
0 0.0218 100 0.77 2.11
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% )
亚共析钢组织金相图
4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )
过共析钢组织金相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
A
L+δ
L
L+A 1148℃
D
L+Fe3CⅠ
F
E G 912℃ A+Fe3CⅡ F+A 800 F P S 600 Q 400 200
A+Fe3CⅡ+Ld
727℃
C Ld
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
P
P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd
L'd
Fe3CⅠ+L'd
• ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C
二次渗碳体
白 口 铸 铁
共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
4.3
6.69
一次渗碳体
组织组 成物相 对量%
铁素体 珠光体 莱氏体
0
三次渗碳体
相组成 物相对 量%
100
Fe3C
0
44
2 含碳量对力学性能的影响
• 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升
高，塑性、韧性下降。
a. 0.77%C时，组织为100%
Fe
Fe3C
Fe2C
FeC
C%(at%) →
C
铁碳合金相图：表示在平衡状态下铁碳合金的化学成分、相、 组织与温度的关系图。利用它可以研究钢和铸铁的内部组织及其 变化规律，从而为更好的利用它们，并为制定热处理、压力加工 等工艺规程打下基础。在工程中一般研究的铁碳合金状态图实际 上都是铁与渗碳体两组元构成的状态图，如图所示。
Q
P
P+F P+Fe3CⅡ
0.0218%C 0.77%C Fe
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2.11%C
• 1） 特征点
⇄
J N
L
L+A A
L+Fe3C
G ⇄ ⇄ ⇄ ⇄
F +A
A +Fe3C
P +Fe3C
温度/ ℃
• 2）特征线 • ⑴ 液相线—ACD， 固相线—AECF • ⑵ 水平线：
1600 A δ H B δ+A J 1400 1394℃ 1200 1000
P,钢的性能即P的性能
b. ＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界 连续网状，强度下降, 但 硬度仍上升。 c. ＞2.11%C，组织中有以
Fe3C为基的Ld,合金太脆.
45
3 含碳量对工艺性能的影响
(1) 切削性能: 中碳钢合适 (2) 可锻性能: 低碳钢好 (3) 焊接性能: 低碳钢好 (4) 铸造性能: 共晶合金好
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
A N 温 度
H
L+ B J
L D C A+ Fe3C
A+
L+A
A G F
E
Ld
L+ Fe3C
F
A+F P
S P
A+ Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Ld F+ Fe3C P+ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ+Ld
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工 业 纯 铁
亚 共 共 析 析 钢 钢 P F + P
1600 A δ H B δ+A J 1400 1394℃
L+δ
L
L+A 1148℃
D
L+Fe3CⅠ
温度/ ℃
1200 1000 800 F 600 Q 400 200
A
F
E G 912℃ F+A P S P
P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd A+Fe3CⅡ+Ld A+Fe3CⅡ
727℃
C Ld
过 共 析 钢 Fe3CⅡ +P
亚 共 晶 白 口 铁 P+Fe3CII+Ld′
共 晶 白 口 铁
Ld′
过 共 晶 白 口 铁 Fe3CI+Ld′ 6.69 00
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（三）典型铁碳合金的结晶过程及其组织
• • • • • • • 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 ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
奥氏体
奥氏体组织金相图
• ⑶ 渗碳体：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。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体
2
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。
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（二）铁碳合金的分类
铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
钢(0.0218～2.11%C)高温组织为单相 a. 亚共析钢 (0.0218～0.77%C) 室温组织为F+P b. 共析钢 (0.77%C) P c. 过共析钢 (0.77～2.11%C) Fe3CⅡ +P
铁素体组织金相图
• ⑵ 奥氏体:
• 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。
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
• 共晶产物是A与Fe3C的机械混合 物，称作莱氏体, 用Le表示。为 蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而 脆。
莱氏体
PSK：共析线
AS ⇄FP+ Fe3C • 共析转变的产物是 F 与 Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
第四章 铁碳合金相图及碳素钢
※一 铁碳合金的基本组织 ※二 铁碳合金相图
※三 碳素钢（非合金钢）
1
※一 铁碳合金的基本组织
一【 新课导入】
钢和生铁都是铁碳合金，其基本组织是铁和碳两 个元素，是现代工业中应用最广泛的金属材料。为 了熟悉钢铁材料的组织与性能，以便在生产中合理 使用，首先必须研究铁碳合金相图。一般说的铁碳 合金相图，实际上是铁-渗碳体（Fe- Fe3C ）相图。 根据含碳量的不同，碳可以溶解在铁中形成固溶体， 也可以反应形成金属化合物，或固溶体与金属化合 物组成机械混合物。因此，在铁碳合金中出现以下 几种基本组织：
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
• ⑷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 ( P )
• ⑸莱氏体：机械混合物
• 高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示
15
※二 铁碳合金相图
1.Fe-C相图与Fe-Fe3C相图
• • • • 铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作 为纯组元看待。 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。
50
※三 碳素钢（非合金钢）
工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于 2.11%的铁碳合金。
合金钢是指为了提高钢
的性能，在碳钢基础上 有意加入一定量合金元 素所获得的铁基合金。
51
一 钢中杂质对钢性能的影响
钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱 氧残留的元素。 1、Mn的影响: 0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。 2、Si的影响：0.5%时为杂质，是有益元素。作用为： ① 强化铁素体；
② 增加钢液流动性。
52
3、S的影响：是有害元素。
• 常以FeS形式存在。易与Fe在晶
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
L'd
Fe3CⅠ+L'd
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
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(一)铁碳合金相图中主要点和线的意义
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: EF、ES、GS、PSK。 • 三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析 转变。 • 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
Fe - Fe3C 相图
T°
Fe
Fe3C
Fe - Fe3C 相图
T° A
L
L+A
E A+ Fe3CⅡ
D
C L+ Fe3CⅠ F Ld+Fe3CⅠ 727℃ K Ld’+Fe3CⅠ 6.69%C Fe3C
1148℃
G
A
S A+F F P ( F+ Fe3C )
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ ( P+Fe3C ) 4.3%C
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【小结】 1.Fe- Fe3C相图
Fe- Fe3C相图相图特性点 Fe- Fe3C相图特性线
2.铁碳合金的分类 3.含碳量对钢组织和性能的影响 4.Fe- Fe3C相图的应用
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• 【新课导入】纯铁是一种塑性很好的金属，既
不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中 含有一定量的碳后，就变成了现代工业的骨骼— —钢铁材料了。钢铁材料是机械制造、建筑、交 通运输、国防及其他各部门应用最广泛的金属材 料。当今世界，钢铁产量占世界金属总产量的90 ％以上，钢铁的品种和使用量已成为衡量一个国 家科学技术和经济发展水平的重要标志。对钢而 言，有碳钢、合金钢之分。接下我们先来学习碳 钢的知识。
L+δ
δ+
L+ L+ Fe3C + + Fe3C
F+ Fe3C
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
PSK线又称A1线 。
24
⑶ 其它相线 • GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3线。
• HN,JN—δ⇄ 固溶体 转变线， • ES—碳在 -Fe中的固 溶线。又称Ac m线。 • PQ—碳在-Fe中的固 溶线。
• 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 ( Ld )
※小结:
A:
A:
A:
13
※归纳:
14
※二 铁碳合金相图
• 【新课导入】从铁碳合金组织学习中我们 知道，室温下的组织F、P、Ldˊ、Fe3C随着 含碳量增加，它们的性能变化是规律的， 塑性、韧性由好变差，硬度由大变小，其 实这种变化规律我们是可以从材料专家绘 制的铁碳合金相图反映出来的。我们接下 来就是学习讨论：铁碳合金相图
铣
车 刨 钻
(5) 热处理性能: 后续介绍
磨
切削加工的基本形式
46
焊 缝 组 织
铸 造
模锻
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（五） 铁碳合金相图的应用 1）在铸造中的应用。根据相图可以知道各种成分的钢 和铸铁的结晶温度，可确定合金的浇注温度，知道合 金的凝固温度范围，判断流动性以及缩孔、缩松的倾 向。共晶成分的合金，结晶温度较低，偏析较小，流 动性好，因而铸造合金的成分常选用接近共晶成分。 2）在锻造中的应用。钢中有奥氏体组织时，塑性好， 变形是抗力低，便于塑性变形，故常选择单相奥氏体 区域的适当温度范围。 3）在热处理中的应用。相图反映了不同成分的合金在 缓慢加热或冷却时，所发生的组织转变温度，是制订 热处理工艺的依据。
Le+ Fe3CⅠ
K
Ld Ld+ Fe3CⅠ Fe3C
Q P+F Fe F+ Fe3CⅢ
C%
43
（四）含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 ⒈ 含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：
钢 铁 分 类
含碳量%
钢 工 业 共析钢 纯 铁 亚共析钢 过共析钢
0 0.0218 100 0.77 2.11
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% )
亚共析钢组织金相图
4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )
过共析钢组织金相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
A
L+δ
L
L+A 1148℃
D
L+Fe3CⅠ
F
E G 912℃ A+Fe3CⅡ F+A 800 F P S 600 Q 400 200
A+Fe3CⅡ+Ld
727℃
C Ld
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
P
P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd
L'd
Fe3CⅠ+L'd
• ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C
二次渗碳体
白 口 铸 铁
共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
4.3
6.69
一次渗碳体
组织组 成物相 对量%
铁素体 珠光体 莱氏体
0
三次渗碳体
相组成 物相对 量%
100
Fe3C
0
44
2 含碳量对力学性能的影响
• 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升
高，塑性、韧性下降。
a. 0.77%C时，组织为100%
Fe
Fe3C
Fe2C
FeC
C%(at%) →
C
铁碳合金相图：表示在平衡状态下铁碳合金的化学成分、相、 组织与温度的关系图。利用它可以研究钢和铸铁的内部组织及其 变化规律，从而为更好的利用它们，并为制定热处理、压力加工 等工艺规程打下基础。在工程中一般研究的铁碳合金状态图实际 上都是铁与渗碳体两组元构成的状态图，如图所示。
Q
P
P+F P+Fe3CⅡ
0.0218%C 0.77%C Fe
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2.11%C
• 1） 特征点
⇄
J N
L
L+A A
L+Fe3C
G ⇄ ⇄ ⇄ ⇄
F +A
A +Fe3C
P +Fe3C
温度/ ℃
• 2）特征线 • ⑴ 液相线—ACD， 固相线—AECF • ⑵ 水平线：
1600 A δ H B δ+A J 1400 1394℃ 1200 1000
P,钢的性能即P的性能
b. ＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界 连续网状，强度下降, 但 硬度仍上升。 c. ＞2.11%C，组织中有以
Fe3C为基的Ld,合金太脆.
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3 含碳量对工艺性能的影响
(1) 切削性能: 中碳钢合适 (2) 可锻性能: 低碳钢好 (3) 焊接性能: 低碳钢好 (4) 铸造性能: 共晶合金好
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
A N 温 度
H
L+ B J
L D C A+ Fe3C
A+
L+A
A G F
E
Ld
L+ Fe3C
F
A+F P
S P
A+ Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Ld F+ Fe3C P+ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ+Ld