铁碳相图ppt课件
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Fe-Fe3C相图 ppt课件
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19
A.三条水平线
①HJB--包晶转变线： （1459℃）
L0.53+δ0.09
γ0.17
（LB+δH γJ）
转变产物为奥氏体 (austenit) 强度低，塑性好
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20
A.三条水平线
② ECF-- 共 晶 转 变 线 ： （1148℃），
L4.3
γ2.11+ Fe3C
（LC γE+ Fe3C）
激冷结晶区（细小等轴结晶区）
没问题
柱状结晶区
没多大问题
树枝状结晶区
多产生负V型偏析,因此这部分多产生偏析线、夹渣、气泡等缺陷
自由结晶区（粗大等轴结晶区）
多产生V型偏析,常产生偏析线、夹渣、金属夹杂物、渣孔、气泡等缺陷,呈
所谓疏松组织
淀淀结晶区
常产生夹渣类缺陷
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49
偏析
▪ 定义： 指各处成分与杂质分不的不均匀现象， 包括枝晶偏析和区域偏析等
▪ 成因：由于选择性结晶、溶解度变化、比重 差异和流速不同造成的。
▪ 危害：造成力学性能不均匀和裂纹缺陷
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50
夹杂
▪ 定义：主要是指冶炼时产生的氧化物，硫化 物、硅酸盐等非金属夹杂。
▪ 成因：冶炼产物，及外来夹渣物 ▪ 危害：对热锻过程和锻件质量均有不良影响，
它破坏金属的连续性，在应力的作用下在夹 杂处产生应力集中，引发微裂纹，成为疲劳 源
铁碳相图
iron-carbon diagram
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1
主要的内容
1.铁碳合金状态图 2.铁碳合金的结晶过程和组织变化 3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系
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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%
材料的凝固与铁碳相图资料课件
在凝固过程中，物质从液态转变为固态时，系统的自由能发生变化。自由能的变化决定了相变是否可以自发进行以及相变的速度。当自由能变化为负值时，相变可以自发进行；当自由能变化为正值时，相变不能自发进行。因此，了解自由能的变化是理解凝固过程的重要基础。
总结词
总结词
凝固过程中溶质再分配和成分过冷现象影响晶体形貌和相组成。
工艺制定
通过铁碳相图可以控制材料的熔炼、浇注、冷却等过程，确保获得高质量的铸件或锻件。
质量控制
铁碳合金的凝固过程
03
铁碳合金的凝固点取决于其成分，随着碳含量的增加，凝固点温度逐渐降低。
凝固点
形核与长大
热力学条件
在液态向固态转变过程中，铁碳合金中的原子首先形成晶核，随后晶核逐渐长大形成固态结构。
液态向固态的转变需要满足一定的热力学条件，如温度和压力等。
成分不均
由于合金在液态和固态下各组分扩散速度的差异，导致合金内部各部分成分分连续或断续的缝隙，通常是由于热应力和组织应力共同作用的结果。
变形
铸件在凝固和冷却过程中，由于各部位收缩不均匀或受到外力作用而产生的形状和尺寸变化。
铁碳合金的凝固工艺
06
合金元素可以改变材料的物理性能、机械性能和加工性能等，通过合理添加合金元素，可以提高材料的综合性能。
详细描述
总结词：结晶动力学是研究晶体生长速度、晶体形态和晶体结构随时间变化的科学。
铁碳相图
02
铁碳相图是表示铁碳合金在平衡状态下，温度、压力和各相之间关系的图形。
定义
铁碳相图由水平线（温度）、垂直线（压力）和曲线组成，其中曲线表示不同成分的铁碳合金在不同温度和压力下的平衡状态。
组成
铁碳相图反映了不同成分的铁碳合金在不同温度下的相变规律，如熔化、结晶、固态转变等。
总结词
总结词
凝固过程中溶质再分配和成分过冷现象影响晶体形貌和相组成。
工艺制定
通过铁碳相图可以控制材料的熔炼、浇注、冷却等过程，确保获得高质量的铸件或锻件。
质量控制
铁碳合金的凝固过程
03
铁碳合金的凝固点取决于其成分，随着碳含量的增加，凝固点温度逐渐降低。
凝固点
形核与长大
热力学条件
在液态向固态转变过程中，铁碳合金中的原子首先形成晶核，随后晶核逐渐长大形成固态结构。
液态向固态的转变需要满足一定的热力学条件，如温度和压力等。
成分不均
由于合金在液态和固态下各组分扩散速度的差异，导致合金内部各部分成分分连续或断续的缝隙，通常是由于热应力和组织应力共同作用的结果。
变形
铸件在凝固和冷却过程中，由于各部位收缩不均匀或受到外力作用而产生的形状和尺寸变化。
铁碳合金的凝固工艺
06
合金元素可以改变材料的物理性能、机械性能和加工性能等，通过合理添加合金元素，可以提高材料的综合性能。
详细描述
总结词：结晶动力学是研究晶体生长速度、晶体形态和晶体结构随时间变化的科学。
铁碳相图
02
铁碳相图是表示铁碳合金在平衡状态下，温度、压力和各相之间关系的图形。
定义
铁碳相图由水平线（温度）、垂直线（压力）和曲线组成，其中曲线表示不同成分的铁碳合金在不同温度和压力下的平衡状态。
组成
铁碳相图反映了不同成分的铁碳合金在不同温度下的相变规律，如熔化、结晶、固态转变等。
第五章：铁碳合金相图PPT课件
0.77-0.02
0.45-0.02
0.02
0.77
0.45
6.69
P=
100% = 57% P = 1 – WF = 57%
0.77-0.02
相组成物: F ; Fe3C
6.69-0.45
F=
100% = 94% Fe3C = 1 - WF = 6%
6.69-0.02
第四节 碳的质量分数对铁碳 合金组织、性能的影响
-
1
第一节 Fe - C相图的基础知识
1.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物。
2.稳定的化合物可以作为一个独的组 元。
3.Fe – C 二元相图。
-
2
Fe – C 二元相图
温 度
Fe Fe3C Fe2C FeC (6.69%C)
-
C
3
Mg – Si 合金相图
第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元 和基本组织的结构与性能
一.组元 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite )
-
5
二.基本组织
1.铁素体 ( F )
( Ferrite ) 碳溶于
α–Fe中形成 的间隙固溶 体。
-
6
铁素体组织金相图
-
7
2.奥氏体 ( A ) --- Austenite
碳溶于 γ-Fe中形成 的间隙固溶 体。
-
64
3.碳素工具钢
T 12 A
高级优质
Wc = 12%0
碳素工具钢
-
65
4.铸造碳钢
ZG 200 - 400 σb ≥ 400MPa σs≥ 200MPa
铁碳合金相图知识汇总.ppt
相相对量：F%=
Fe3C%=
组12织组成物：F 和 Fe3CIII
工业纯铁的机械性能特点是强度低、硬度低、 塑性好。主要机械性能如下： 抗拉强度极限 σb 180MPa～230MPa
抗拉屈服极限 σ0.2 100MPa～170MPa 延伸率 δ 30%～50% 断面收缩率 ψ 70%～80% 冲击韧性 ak 1.6×106J/m2～2×106 J/m2
一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热 温度都是依据Fe- Fe3C相图确定的。因此有重要 的意义。
34
在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点： ①Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平
衡状态, 如含有其它元素, 相图将发生变化。 ②Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金 中相的状态, 若冷却或加热速度较快时, 其组 织转变就不能只用相图来分析了。
23
Fe3C%=
7．过共晶白口铸铁
相组成物：F%=
组织组成物：Le’%=Lc%=
24
Fe3C%= Fe3C%=
小结：标注组织的铁碳相图
25
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ节、Fe-C合金的成分-组织-性能关系
含碳量——铁碳合金在室温下的组织都由F和 Fe3C两相组成, 两相的质量分数由杠杆定律确
26 定。随C%↑→F%↓，Fe3C%↑
铁熔点或凝固点为1538℃, 相对密度是7.87g/cm3。 纯铁 从液态结晶为固态后, 继续冷 却到1394℃及912℃时, 先后发 生两次同素异构转变。
11
1．工业纯铁（C%≤0.0218%）
L → L+A → A → A+F → F → F + Fe3CIII
相组成物：F+Fe3C (C%>0.0008%)或 F（C%<0.0008%）
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) %
工程材料第六章(铁碳相图)PPT课件
第六章 铁碳合金
• 本章重点： Fe-Fe3C相图中典型合金的平衡结晶过程，特 别是钢的部分。
• 难点：共晶与共析转变，结晶过程中各相成分的变化规 律，平衡相及组织的相对量计算。
一、学习Fe-Fe3C相图的意义 二、对Fe-Fe3C相图的几点说明 § 6-1 铁碳合金的基本相
一、 Fe
- Fe - Fe - Fe 。
0.6 %)，高C钢（ 0.6%)。 • 3、按质量分：普通钢（P 0.045%，S 0.055%)，
优质钢（结构钢 P 0.04%，S 0.045%。工具钢P 0.035%，S 0.03%)，高级优质钢（ P 0.03%，S 0.02%）。
二、编号与用途
• 1、碳素结构钢GB700-88 • 牌号表示方法有屈服点字母、屈服点数值、质 量等级符号与脱氧方法四部分组成。
三、石墨化过程及影响因素
• 石墨化的影响因素主要有化学成分和冷却速度两个。
• 1）化学成分：碳和硅是促进石墨化元素。当铸铁中 含硅小于1%时，即使含碳很高，石墨也难以形成， 因为硅与铁的结合力强，削弱了铁与碳的结合，并 使共晶点左移。
• 锰与硫是阻碍石墨化元素。S是强烈阻碍石墨化元素。 当锰较少时，S以（FeS+Fe）低熔点（985Cº）的共 晶体出现，并常分布在晶界，使铸铁产生热脆，并 阻碍碳原子的扩散，增加Fe与C的结合，因此S是有 害元素。
一、重要点与线的分析
1、重要的点 A：纯铁的熔点，t=1538C，C=0 D：Fe3C的熔点，t=1227 C， C=6.69% G：纯铁同素异构转变点，- Fe- Fe t=912 C，C=0 E：C在- Fe中的最大溶解度点，t=1148 C ，C=2.11%，
也是钢与白口铁的成分分界点。
• 本章重点： Fe-Fe3C相图中典型合金的平衡结晶过程，特 别是钢的部分。
• 难点：共晶与共析转变，结晶过程中各相成分的变化规 律，平衡相及组织的相对量计算。
一、学习Fe-Fe3C相图的意义 二、对Fe-Fe3C相图的几点说明 § 6-1 铁碳合金的基本相
一、 Fe
- Fe - Fe - Fe 。
0.6 %)，高C钢（ 0.6%)。 • 3、按质量分：普通钢（P 0.045%，S 0.055%)，
优质钢（结构钢 P 0.04%，S 0.045%。工具钢P 0.035%，S 0.03%)，高级优质钢（ P 0.03%，S 0.02%）。
二、编号与用途
• 1、碳素结构钢GB700-88 • 牌号表示方法有屈服点字母、屈服点数值、质 量等级符号与脱氧方法四部分组成。
三、石墨化过程及影响因素
• 石墨化的影响因素主要有化学成分和冷却速度两个。
• 1）化学成分：碳和硅是促进石墨化元素。当铸铁中 含硅小于1%时，即使含碳很高，石墨也难以形成， 因为硅与铁的结合力强，削弱了铁与碳的结合，并 使共晶点左移。
• 锰与硫是阻碍石墨化元素。S是强烈阻碍石墨化元素。 当锰较少时，S以（FeS+Fe）低熔点（985Cº）的共 晶体出现，并常分布在晶界，使铸铁产生热脆，并 阻碍碳原子的扩散，增加Fe与C的结合，因此S是有 害元素。
一、重要点与线的分析
1、重要的点 A：纯铁的熔点，t=1538C，C=0 D：Fe3C的熔点，t=1227 C， C=6.69% G：纯铁同素异构转变点，- Fe- Fe t=912 C，C=0 E：C在- Fe中的最大溶解度点，t=1148 C ，C=2.11%，
也是钢与白口铁的成分分界点。
金属工艺学铁碳相图.pptx
此反应称为共析反应。
➢GS线—（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。
➢ES线—称Acm线
是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷
却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。
第17页/共39页
第三节 典型铁碳合金的结晶过程及组织
工业纯铁
钢 铁碳合金
白口铸铁
含碳量小于0.02%的铁碳合金。
含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根 据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
727 ℃
A2.11%c
0.02%c 36.69%c共析反应的产物即源自光体 P＝F+Fe
C
F0.02%cFe3C6.69%c +
第15页/共39页
铁碳合金相图中主要特性点的含义
特性点的 符号
A C D E G P S Q
温度t/ ℃
1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温
➢AECF线—固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度 终止线。
➢ECF水平线—共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线 时，在1148 ℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混 合物，此反应称为共晶反应。
➢PSK水平线—共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷 却到此线时，在727 ℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，
由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变 化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。
第37页/共39页
铁碳相图与铸锻工艺的关系
第38页/共39页
感谢您的观看。
➢GS线—（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。
➢ES线—称Acm线
是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷
却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。
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第三节 典型铁碳合金的结晶过程及组织
工业纯铁
钢 铁碳合金
白口铸铁
含碳量小于0.02%的铁碳合金。
含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根 据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
727 ℃
A2.11%c
0.02%c 36.69%c共析反应的产物即源自光体 P＝F+Fe
C
F0.02%cFe3C6.69%c +
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铁碳合金相图中主要特性点的含义
特性点的 符号
A C D E G P S Q
温度t/ ℃
1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温
➢AECF线—固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度 终止线。
➢ECF水平线—共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线 时，在1148 ℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混 合物，此反应称为共晶反应。
➢PSK水平线—共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷 却到此线时，在727 ℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，
由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变 化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。
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铁碳相图与铸锻工艺的关系
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点间转变为， 3-4 点 间 → ， 5-6 点 间 → 。 到7点，从中
析出Fe3C。
L+ H B
J
N +
+ S
工业纯铁的结晶过程
从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3CⅢ 表示。 Fe3CⅢ以不连续网状或片状分布于晶界。 随温度下降， Fe3CⅢ量不断 增加，合金的 室温下组织为 F+ Fe3CⅢ。
L+δ
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
.
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。 PSK线又称A1线 。
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。
.
共析钢的结晶过程
珠光体在光镜下呈指纹状. 变结束时，珠光体中相的
相对重量百分比为：
Q
SK 6.690.778 PK 6.690.0218
8.8%,
QF3eC 1 0% 08 8.8%1 1.2%
珠光体中的渗碳体称共析
渗碳体。
S点以下，共析 中析出
Fe3CⅢ，与共析Fe3C结合
不易分辨。室温组织为P.
固相线—AHJECFD
⑵ 三条水平线：
HJB：包晶线LB+δH⇄ J ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C 共晶产物是 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
S ⇄FP+ Fe3C 共析转变的产物是 与
Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称
铁素体, 用F 或 表示。
铁素体
碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
都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。
.
⑵ 奥氏体:
碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C. %(at%) →
C
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.
.
一、铁碳合金的组元和相
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
PQ—碳在-Fe中的固
溶线。
.
⒊ 相区
⑴ 五个单相区：
L、、、、Fe3C ⑵ 七个两相区: L+、
L+、L+Fe3C、 +、 +Fe3C、+ 、 +Fe3C
⑶ 三个三相区：即HJB (L++)、ECF(L++ Fe3C)、 PSK(++ Fe3C)三条水平线
.
三、典型合金的平衡结晶过程
P 5
5K
Q F3C eP K 10 %0 Q ,P K 10 %0
组织组成物的相对重量为：
Q PP P5 S 10 % ， 0Q 5 P S S 10 % 0
S’
利用平衡组织中珠光体所
铁碳合金相图
铁碳合金—碳钢和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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，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。
铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： ⑴ 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
⑵ 钢 (0.0218~2.11%C) 高温组织为单相
① 亚共析钢
(0.0218~0.77%C) ② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢
(0.77~2.11%C)
亚共 过
共析 共
析钢 析
工
钢钢
Q
.
珠光体
室温下，珠光体中两
相的相对重量百分比
1
是多少？
2
4L
Q QL
3
6 .69 0 .77 88 .5 % 6 .69 0 .0008
Q4
Q Fe 3 C 100 % 88 . 5 %
9
11 .5 %
.
㈢ 亚共析钢的结晶过程 0.09~0.53%C亚共析钢
冷却时发生包晶反应.
室 温 下 Fe3CⅢ
最大量为: Q F 3 C Ie I I 0 6 .0 .6 . 2 0 9 .0 0 .0 10 0 8 1 0 0 % 0 8 8 0 0 .3 %
㈡ 共析钢的结晶过程
合金液体在 1-2点间转变
为。到S点
发生共析转 变：
S⇄P+Fe3C, 全部转变
为珠光体。
Ⅲ
A
H
B
J
以0.45%C的钢为例 合金在4点以前通过匀
晶—包晶—匀晶反应全
G S
P
+Fe3C
部转变为。到4点，由
中析出 。到5点, 成分沿GS线变到S点， 发生
共析反应转变为珠光体。温度继续下降， 中析出
Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合, 且量少, 忽略不计. .
亚共析钢的结晶过程
共析温度下相的相对重量为：
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。
.
铸铁中的石墨
二、铁碳合金相图的分析
⒈ 特征点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
J
N
L+
G
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
.
⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ABCD，
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%。
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
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
业
纯
铁
.
亚 共过
共 晶共
晶 白晶
白 口白
口 铁口
铁
铁
⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆
① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C)
② 共晶白口铸铁 (4.3%C)
③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C)
.
㈠工业纯铁的 结晶过程
合 金 液 体 在 1-2
析出Fe3C。
L+ H B
J
N +
+ S
工业纯铁的结晶过程
从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3CⅢ 表示。 Fe3CⅢ以不连续网状或片状分布于晶界。 随温度下降， Fe3CⅢ量不断 增加，合金的 室温下组织为 F+ Fe3CⅢ。
L+δ
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
.
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。 PSK线又称A1线 。
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。
.
共析钢的结晶过程
珠光体在光镜下呈指纹状. 变结束时，珠光体中相的
相对重量百分比为：
Q
SK 6.690.778 PK 6.690.0218
8.8%,
QF3eC 1 0% 08 8.8%1 1.2%
珠光体中的渗碳体称共析
渗碳体。
S点以下，共析 中析出
Fe3CⅢ，与共析Fe3C结合
不易分辨。室温组织为P.
固相线—AHJECFD
⑵ 三条水平线：
HJB：包晶线LB+δH⇄ J ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C 共晶产物是 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
S ⇄FP+ Fe3C 共析转变的产物是 与
Fe3C的机械混合物，称 作珠光体，用P表示。
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称
铁素体, 用F 或 表示。
铁素体
碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
都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。
.
⑵ 奥氏体:
碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C. %(at%) →
C
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.
.
一、铁碳合金的组元和相
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
PQ—碳在-Fe中的固
溶线。
.
⒊ 相区
⑴ 五个单相区：
L、、、、Fe3C ⑵ 七个两相区: L+、
L+、L+Fe3C、 +、 +Fe3C、+ 、 +Fe3C
⑶ 三个三相区：即HJB (L++)、ECF(L++ Fe3C)、 PSK(++ Fe3C)三条水平线
.
三、典型合金的平衡结晶过程
P 5
5K
Q F3C eP K 10 %0 Q ,P K 10 %0
组织组成物的相对重量为：
Q PP P5 S 10 % ， 0Q 5 P S S 10 % 0
S’
利用平衡组织中珠光体所
铁碳合金相图
铁碳合金—碳钢和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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，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。
铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： ⑴ 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
⑵ 钢 (0.0218~2.11%C) 高温组织为单相
① 亚共析钢
(0.0218~0.77%C) ② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢
(0.77~2.11%C)
亚共 过
共析 共
析钢 析
工
钢钢
Q
.
珠光体
室温下，珠光体中两
相的相对重量百分比
1
是多少？
2
4L
Q QL
3
6 .69 0 .77 88 .5 % 6 .69 0 .0008
Q4
Q Fe 3 C 100 % 88 . 5 %
9
11 .5 %
.
㈢ 亚共析钢的结晶过程 0.09~0.53%C亚共析钢
冷却时发生包晶反应.
室 温 下 Fe3CⅢ
最大量为: Q F 3 C Ie I I 0 6 .0 .6 . 2 0 9 .0 0 .0 10 0 8 1 0 0 % 0 8 8 0 0 .3 %
㈡ 共析钢的结晶过程
合金液体在 1-2点间转变
为。到S点
发生共析转 变：
S⇄P+Fe3C, 全部转变
为珠光体。
Ⅲ
A
H
B
J
以0.45%C的钢为例 合金在4点以前通过匀
晶—包晶—匀晶反应全
G S
P
+Fe3C
部转变为。到4点，由
中析出 。到5点, 成分沿GS线变到S点， 发生
共析反应转变为珠光体。温度继续下降， 中析出
Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合, 且量少, 忽略不计. .
亚共析钢的结晶过程
共析温度下相的相对重量为：
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。
.
铸铁中的石墨
二、铁碳合金相图的分析
⒈ 特征点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
J
N
L+
G
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
.
⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ABCD，
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%。
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
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
业
纯
铁
.
亚 共过
共 晶共
晶 白晶
白 口白
口 铁口
铁
铁
⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆
① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C)
② 共晶白口铸铁 (4.3%C)
③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C)
.
㈠工业纯铁的 结晶过程
合 金 液 体 在 1-2