铁碳合金的相图的详细讲解

莱氏体
莱氏体 ( Ld )
相图的建立
相图的建立
名称 熔点 合金1 合金2 合金3 …….. 合金9 合金10 合金11 A金属 高 100% 90% 80% …….. 20% 10% 0% B金属 低 0% 10% 20% ……. 80% 90% 100%
热 分 析 法
温 度
温 度
温 度
时间
A 90 70 50
30
B
温 度
L L +
a
S
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.
二.制定热加工工艺方面的应用
本章小结
三种典型的金属晶体结构 晶体缺陷：点、线、面 过冷度、结晶过程 晶粒大小对金属性能的影响、细化晶粒的方法 同素异构 合金的相结构、固溶强化 铁碳合金的基本组织、铁碳合金相图

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。

铁素体组织金相图
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 - 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
一.选择材料方面的应用
1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金 成分、组织、性能之间的变化规律进 行选择材料。 2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律 , 确定选定材料的工作范 围。

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。

Fe
Fe3C
Fe2C
FeC
C%(at%) →
C
Fe - Fe3C 相图
T°
Fe
Fe3C
(一)铁碳合金状态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、FK。 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 ℃ 。

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， 因而常温下碳在铁碳合金中主 要以Fe3C或石墨的形式存在。
§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Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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% )

Fe - Fe3C 相图
T° A
L
L+A
G E A+ Fe3CⅡ 1148℃ C ( A+Fe3C )
D
L+ Fe3CⅠ F
A
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ ( P+Fe3C )
Ld+Fe3CⅠ
727℃ K Ld’+Fe3CⅠ
S A+F F P ( F+ Fe3C )
P
脆。
莱氏体
（二）铁碳合金的组织转变

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 )
Q P+F
P+Fe3CⅡ
0.0218%C 0.77%C Fe
2.11%C
4.3%C
6.69%C Fe3C

⒈ 特征点
⇄
J N
L
L+A A
L+Fe3C
G ⇄ ⇄ ⇄ ⇄
F +A
A +Fe3C
P +Fe3C

⒉ 特征线

⑴ 液相线—ACD，
固相线—AECF

⑵ 水平线：
ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C 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

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。
奥氏体
奥氏体组织金相图
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： 与Fe3C的机械混合物 高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示 低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示 为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。