铁碳相图详解
铁碳合金相图分析
1点以上
1～2点
2～3点
图3-3 共析钢结晶过程示意图
3点～室温
共析钢的室温组织全部为P，呈层片状，其室温下的显微组织如图3-4 所示。
图3-4 共析钢室温下的显微组织
（二）亚共析钢的结晶过程 图 3-2 中的合金Ⅱ为 wC 0.45% 的亚共析钢，其结晶过程如图 3-5 所示。
1点以上
1～2点
A3 线 合金冷却时从奥氏体中开始析出铁素体的析出线
三、铁碳合金的结晶过程
图3-2 简化后的Fe-Fe3C相图
根据碳的质量分数和室温显微组织不同，铁碳合金可以分为工业纯 铁、钢和白口铸铁三大类，具体如下。
（一）共析钢的结晶过程 在图 3-2 中，合金Ⅰ为 wC 0.77% 的共析钢，其结晶过程如图 3-3 所示。
图3-12 亚共晶白口铸铁室温下的显微组织
（六）过共晶白口铸铁的结晶过程 图 3-2 中的合金Ⅵ为 wC 5.0% 的过共晶白口铸铁，其结晶过程如图 3-13
所示。
1点以上
1～2点
2～3点
图3-13 过共晶白口铸铁的结晶示意图
3点～室温
过共晶白口铸铁室温下的显微组织如图 3-14 所示，图中白色条状为 Fe3CⅠ ， 黑白 相间的 基 体 为 Ld′ 。所 有过共 晶 白口 铸铁 的 室温 组织 均 为 Ld Fe3CⅠ，只是随着碳含量的增加， Fe3CⅠ量增加。
0.09
碳在 δ-Fe 中的最大溶解度
J
1 495
K
727
0.17 6.69
包晶点 LB δH
A 1495℃ J
Fe3C 的成分
符号 N P S Q
温度 T/℃ 1 394 727
727 室温
(完整word版)铁碳相图分析
二、铁碳合金相图的分析Fe-Fe3C相图如图3-25所示。
可以看出，Fe-Fe3C相图由三个基本相图（包晶相图、共晶相图和共析相图）组成。
相图中有五个基本相：液相L，高温铁素体相δ，铁素体相α，奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C。
这五个基本相构成五个单相区（其中Fe3C为一条垂线），并由此形成七个两相区：L+δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+γ、γ+ Fe3C 、γ+α和α+ Fe3C。
图3-25 以相组成物标注的铁碳合金相图在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线，AHJECF为固相线。
相图中各特征点的温度、成分及其含义如表3-2所示。
Fe- Fe3CHJB水平线（1495︒C）为包晶线，与该线成分（0.09%~0.53%C）对应的合金在该线温度下将发生包晶转变：L0.53+ δ0.09→γ0.17（式中各相的下角标为相应的含碳量），转变产物为奥氏体。
ECF水平线（1148︒C）为共晶线，与该线成分（2.11%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共晶转变：L4.3→γ2.11 + Fe3C。
转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号“Le”表示。
莱氏体的组织特点为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。
PSK水平线（727︒C）为共析线，与该线成分（0.0218%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共析转变：γ0.77→α0.0218 + Fe3C。
转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号“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。
共析线又称为A1线。
此外，Fe- Fe3C相图中还有六条固态转变线：GS、GP为γ⇄α固溶体转变线，HN、JN为δ⇄γ固溶体转变线，例如，GS线是冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。
GS线又称为A3线，JN线又称为A4线。
ES线为碳在γ-Fe中的固溶线。
在1148︒C，碳的溶解度最大，为2.11%，随温度降低，溶解度下降，到727︒C 时溶解度只有0.77%。
铁碳合金的相图的最全详细讲解
A金属
B金属
熔点
高
低
合金1
100%
0%
合金2
90%
10%
合金3
80%
20%
……..
……..
…….
合金9
20%
80%
合金10
10%
90%
合金11
0%
100%
相图的建立
热 分 析 法
B 温度
A
时间
温度
A
温度
单击此处输入你的正文
温度
ab : 液相线
01
A
温度
02
L + S
L
03
S
ab : 固相线
Fe - Fe3C 相图的应用
制定热加工工艺方面的应用
一.选择材料方面的应用
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。
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。
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
奥氏体
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%
奥氏体组织金相图
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或石墨的形式存在。
Fe-C相图解析
室温组织
过共晶白口铸铁 在室温时的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。用硝酸酒精溶 液浸蚀后，在显微镜下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基本上分布着亮白色 的粗大条片状的一次渗碳体，其显微组织如图所示。
当wc=4.3％，温度为1148℃时铁碳合金发生共晶转变。 L4.3←→（A+Fe3C）≡Ld即碳的质量分数为4.3％铁碳 合金液相结晶时发生共晶转变产生了奥氏体和渗碳体机 械混合物的共晶体。这个共晶体命名为高温莱氏体，代 号为Ld。高温莱氏体是存在于727℃以上的一种基本组 织。 在727℃以下高温莱氏体中的奥氏体又发生共析转变变 成珠光体。这是的莱氏体就变成由 P和Fe3C 组成。成为 低温莱氏体，低温莱氏体是铁碳合金在室温下的另一个 基本组织。 另外，各个相若是独立存在于铁碳合金中，也都可以看 作是单相的基本组织。这些基本组织均被称为铁碳合金 显微组织的组织组成物。
室温组织 过共析钢其组织由珠光体和先共析渗碳体（即二次渗碳体）组 成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。图为含碳量1.2 ％的过共析钢的显微组织。组织中存在片状珠光体和网络状二 次渗碳体，经浸蚀后珠光体成暗黑色，而二次渗碳体则呈白色 网络状。
过共析钢(1.2％C)室温显微组织
共晶白口铸铁
平衡态下的相变过程 合金⑤是碳的质量分数为共晶成分（wc=4.3%）的共晶铁碳合金。从相图上可 看到当温度在1点（1148C）之上是均匀的液相状态，当温度降到1点之后发生 恒温共晶转变。即 L4.3→(A2.11+Fe3C)≡Ld。液相全部以共晶转变的方式结晶成 高温莱氏体（Ld）。组成高温莱氏体的奥氏体和渗碳体分别被称为共晶奥氏体 和共晶渗碳体。共晶奥氏体通常以树枝状分布在共晶渗碳体的基体上。但当温 度降到1点以下，随温度的下降，碳在奥氏体中溶解度的下降，Ld中的共晶奥氏 体也同样会析出Fe3CⅡ，并与Ld中作为基体的共晶渗碳体混成一体。在1～2点 之间合金⑤的显微组织是Ld。当Ld中的共晶奥氏体析出Fe3CⅡ，时其本身的碳 的质量分数也不断下降，当温度降到2点（727℃）时共晶奥氏体的wc＝0.77%， 随即发生共析转变，共晶奥氏体转变成珠光体，从2点直到室温，合金⑤的显微 组织是在渗碳体的基体上分布着树枝状的珠光体。这种显微组织称为低温莱氏 体，也称为变态莱氏体，符号是Fe3CⅡ+Ld` 。
铁碳相图详解
三、典型铁碳合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁（<0.0218% C），其显微组织为铁素体晶粒，工业上很少应用。
⑵碳钢（0.0218%~2.11%C），其特点是高温组织为单相A，易于变形，碳钢又分为亚共析钢（0.0218%~0.77%C）、共析钢（0.77%C）和过共析钢（0.77%~2.11%C）。
⑶白口铸铁（2.11%~6.69%C），其特点是铸造性能好，但硬而脆，白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁（2.11%~4.3%C）、共晶白口铸铁（4.3%C）和过共晶白口铸铁（4.3—6.69%C）下面结合图3-26，分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。
图3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的位置㈠工业纯铁（图3-26中合金①）的结晶过程合金液体在1~2点之间通过匀晶反应转变为δ铁素体。
继续降温时，在2~3点之间，不发生组织转变。
温度降低到3点以后，开始从δ铁素体中析出奥氏体，在3~4点之间，随温度下降，奥氏体的数量不断增多，到达4点以后，δ铁素体全部转变为奥氏体。
在4~5点之间，不发生组织转变。
冷却到5点时，开始从奥氏体中析出铁素体，温度降到6点，奥氏体全部转变为铁素体。
在6-7点之间冷却，不发生组织转变。
温度降到7点，开始沿铁素体晶界析出三次渗碳体Fe3CIII。
7点以下，随温度下降，Fe3CIII量不断增加，室温下Fe3CIII的最大量为：%31.0%1000008.069.60008.00218.03=⨯--=ⅢCFeQ。
图3-27为工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图。
工业纯铁的室温组织为α+Fe3CIII，如图3-28所示，图中个别部位的双晶界内是Fe3CIII。
图3-27 工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图 图3-28 工业纯铁的显微组织 400× ㈡ 共析钢（图3-26中合金②）的结晶过程共析钢的含碳量为0.77%，超过了包晶线上最大的含碳量0.53%，因此冷却时不发生包晶转变，其结晶过程及组织转变示于图3 - 29。
铁碳相图经典版本讲解
强化作用.
σb :770MPa
δ: 20-35%
硬度: 180HB
ak: 3×105-
4×105J/m2
3. 亚 共 析 钢 的 结 晶 过 程
4. 过 共 析 钢 的 结 晶 过 程
(a) 0.01%C 铁素体 500倍
(b) 0.45%C 铁素体+珠光体
500倍
(c) 0.77%C 珠光体 500倍
P%=A%-Fe3C%=(59.4-13.4)%=46% 相组成物：F、Fe3C
相组成物相对量：
F%=(6.69-3)/6.69×100%=55.2%
Fe3C%=3/6.69 ×100%=44.8%
F+Fe3C
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
(五).Fe-Fe3C相图中铁碳合金的分类
(1) 工业纯铁 [ w(C)≤0.0218%]
(2) 钢
[0.0218%< w(C)≤2.11%]
亚共析钢
0.0218%<w(C)<0.77%
共析钢
w(C) = 0.77%
过共析钢
0.77%<w(C)≤2.11%
(3) 白口铸铁 [2.11%<w(C)<6.69%]
硬度≈80×w(F)+800×w(Fe3C) (HB) 拉伸强度(σb)≈230×w(F)+770×(P) (MPa) 伸长率(δ )≈50×w(F)+20×w(P) (%)
铁碳合金相图详解
二、钢和白口铁结晶过程分析
(六)过共晶白口铁(4.3～6.67％C)的结晶过程分析
过共晶白口铁的结晶过程比亚共晶白口铁要简单得多，因为它在共晶反 应 之前首先结晶的是针状Fe3CⅠ， 在继续冷却过程中，Fe3CⅠ不 会发生成分和结构的变化，因 此，过共晶白口铁的最终组织 应为共晶白口铁组织加上从L 中结晶出来的针状Fe3CⅡ，即为 Fe3CⅡ + L′d( P + Fe3CⅡ + Fe3C)。
一、概述
相图中各主要点的涵义： 相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应： (2)在1147℃(ECF水平线)发生共晶反应，其反应式为 Lc FP + Fe3C。 共晶反应的结果形成了奥氏体与渗碳体的共晶混合物， 称此共晶混合物为莱氏体，用字母Ld表示； 冷至室温时成为变态莱氏体，用L′d表示。 此反应发生于所有含碳量 > 2.06％ < 6.67％的铁碳 合金范围内。
二、钢和白口铁结晶过程分析
(五)亚共晶白口铁(2.06～4.3％C)的结晶过程分析
亚共晶白口铁的结晶过程示意图 ：
二、钢和白口铁结晶过程分析
(五)亚共晶白口铁(2.06～4.3％C)的结晶过程分析
含3.0％C的亚共晶白口铁的结晶过程示意图 ：
二、钢和白口铁结晶过程分析
(六)过共晶白口铁(4.3～6.67％C)的结晶过程分析
二、钢和白口铁结晶过程分析
(二)亚共析钢(0.02～0.80％C)的结晶过程分析
必须指出，所有亚共析钢在缓冷后，最终的显微组织都是F+P。各种亚 共析钢组织的主要差别，在于 其中的F与P的相对量和F的分 布情况不同。凡含碳量距S点 愈近的亚共析钢，其组织中含 P量愈多而F量则愈少。含碳量 大于0.50％的亚共析钢组织， 其中F趋向于沿P边界呈网状分 布。
铁碳相图有各特征点线顺序演示画法.pptx
奥氏体和渗碳 体组成的机械 混合物莱氏体, 为蜂窝状, 以Fe3C为基， 性能硬而脆。 塑性很差
共析转变线PSK：（A1线）
AS 727℃ FP+ Fe3C P
A
F
珠光体是铁素体 和渗碳体片层相 间的组织，呈指 纹状。 较高强度和硬度， 塑性较差
HJB：包晶反应 LB+δH⇄ AJ
δ
L
A
三条重要的相界线 Acm
同的新固相。
恒温下由一个液相包着
L + ⇄ 一个固相生成另一个新
的固相。
恒温下由一个固相同时
⇄ + 析出两个成分结构不同
的新固相。
第1节 铁碳合金相图
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。
回顾复习：
铁的同素异构转变 温 1538℃
-Fe
度 ℃
-Fe 1394℃
1394℃
γ-Fe
无 磁
性
γ-Fe
912℃
912℃
α-Fe
α-Fe
770℃
有 磁 性
纯铁的同素异构转变
时间
常见三相等温水平线上的反应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反应名称 图形特征
反应式
说明
L
共晶反应
L
包晶反应
共析反应
恒温下由一个液相同时
L⇄ + 结晶出两个成分结构不
0
0.77
Fe
1
2.11
2
4.3
3 ωc% 4
Fe3CⅠ+Ld’
6.69
铁碳相图简介
▪ 亚 共 析 钢 （ hypoeutectoid steel）： Wc=0.0218～0.77%
▪ 过 共 析 钢 （ hypereutectoid steel）： Wc=0.77～2.11%
（3）白口铸铁
白 口 铸 铁 （ white cast iron） 是 含 碳 量 在 Wc=2.11～6.69%之间旳Fe、C合金。其特点液 态合金结晶时都发生共晶反应，液态时有良好旳 流动性，因而铸铁都具有良好旳铸造性能。但因 共晶产物是以Fe3C为基旳莱氏体组织，所以性能 硬、脆，不能铸造。其断口呈银白色，故称为白 口铸铁。
(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) ▪ Tube sheet ▪ Primary head (channel
head)
实例
▪ Upper head ▪ Core shell ▪ Lower head
我国铸造生产旳历史，现状及发展趋势
▪ 历史 ▪ 现状 ▪ 趋势
铸造生产措施旳分类
▪ 按所用工具不同，铸造能够分为自由锻和模 锻两大类
铁碳相图
iron-carbon diagram
主要旳内容
1.铁碳合金状态图 2.铁碳合金旳结晶过程和组织变化 3.铁碳合金旳成份、组织与性能间旳关系
Fe—C合金概述
▪ 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是当代机械制造工业中
应用最广旳金属材料，虽然种类诸多，成份不一，其基 本构成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合金 （alloys of the iron－carbon system）。 ▪ 铁碳相图(iron-carbon diagram)描述了钢铁材料旳 成份、温度与组织（相）之间旳关系，是了解钢铁材料 旳基础。
铁碳相图解析
解析铁碳相图中的点与线铁碳合金的基本相与Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图铁素体：碳溶解于α－Ｆｅ中的间隙固溶体，体心立方结构，塑性好，呈铁磁性，表示为Ｆ或α。
奥氏体：碳溶解于γ－Ｆｅ中的间隙固溶体，面心立方结构，塑性好，呈顺磁性，表示为Ａ或γ。
渗碳体（Ｆｅ３Ｃ）：铁与碳形成的间隙化合物，正交晶系．含碳量6.69％，硬而脆，230℃以下具有一定铁磁性各温度下的同素异构转变1538℃：Ｌ→δ－Ｆｅ（bcc结构）1394℃：δ－Ｆｅ→γ－Ｆｅ（fcc结构）912℃：γ－Ｆｅ→α－Ｆｅ（bcc结构）其实还存在两个特殊温度线，即1148℃共晶线，此线共晶点处由液相生成两种固相，另外一条是727℃共析线，此线共析点处由一个固相生成两个不同的固相Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图分析包晶转变（水平线HJB）：δ0.09＋Ｌ0.53＝γ0.17（1495℃）共晶转变（水平线ECF）：Ｌ4.3＝γ2.11＋Ｆｅ３Ｃ（1148℃）反应产物称为莱氏体，以Ｌｄ表示。
凡是含碳量在2.11％－6.69％范围内的合金，都要发生共晶转变。
共析转变（水平线ＰＳＫ）：γ0.77＝α0.0218＋Ｆｅ3Ｃ（727℃）反应产物称为珠光体，以Ｐ表示。
凡是含碳量在0.0218％－2.11％范围内的合金，都要发生共析转变.几个重要的点A（0%，1538℃）B（0.51%，1495℃）C（4.3%，1148℃）E（2.11%，1148℃）G（0%，912℃）H（0.09%，1495℃）J（0.17%，1495℃）N（0%，1394℃）P（0.0218%，727℃）三条重要的线ＧＳ线：ＧＳ线又称为Ａ3线，它是冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线。
ＥＳ线：ＥＳ线是碳在奥氏体中的溶解度曲线，当温度低于此曲线时，从奥氏体中析出二次渗碳体，用Ｆｅ3ＣⅡ表示，因此该曲线又称二次渗碳体的开始析出线。
ＥＳ线也叫Ａcm 线。
ＰＱ线：ＰＱ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。
当温度低于此曲线时，就要从铁素体中析出三次渗碳体，用Ｆｅ3ＣⅢ表示，因此该曲线又称三次渗碳体的开始析出线。
铁碳相图详解
Fe-C相图详解图1 Fe-Fe3C合金相图1、相图中的基本相及其符号表示（1）液相（L）：铁碳合金在熔化温度以上形成的均匀液体。
（2）高温铁素体（δ）：碳固溶在δ-Fe中形成的间隙固溶体，呈体心立方晶格结构；因存在的温度较高，故称高温铁素体或δ固溶体，在1394℃以上存在；在1495℃时溶碳量最大，碳的质量分数为0.09%。
（3）铁素体（α/F）：碳固溶在α-Fe中形成的间隙固溶体，呈体心立方晶格结构；由于晶格间隙很小，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为0.0008%的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02%，因此其性能几乎和纯铁相同，强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。
（4）奥氏体（γ/A）：碳固溶在γ-Fe中形成的间隙固溶体, 呈面心立方晶格结构，是钢铁的一种层片状的显微组织；由于八面体间隙较大，因此可以容纳更多的碳；奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。
（5）渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的金属化合物；渗碳体的含碳量为ωc=6.67%，熔点为1227℃；其晶格为复杂的正交晶格，硬度很高，塑性、韧性几乎为零，脆性很大；在铁碳合金中有不同形态的渗碳体，其数量、形态与分布对合金的性能有直接影响：一次渗碳体（Fe3C I）：液相合金冷却到液相线以下时析出的渗碳体，为块状。
共晶渗碳体（Fe3C共晶）：莱氏体中的渗碳体，呈骨骼/树枝状。
二次渗碳体（Fe3C II）：由奥氏体中析出的渗碳体，为网状。
共析渗碳体（Fe3C共析）：珠光体中的渗碳体，呈片状。
三次渗碳体（Fe3C III）：从铁素体晶界上析出，沿铁素体晶界呈断续片状/短棒状分布。
（6）珠光体（P）：铁素体和渗碳体一起组成的机械混合物；力学性能介于两者之间。
（7）莱氏体（Ld/Ld’）：常温下是珠光体、渗碳体和共晶渗碳体的混合物；当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示；在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏。
铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法)
铁碳合金的性能特点
工业纯铁具有较高的磁导率和良好的冷加工性能， 但强度和硬度较低。
钢具有较高的强度、硬度和耐磨性，同时具有良 好的塑性和韧性。
白口铸铁具有较高的硬度和耐磨性，但韧性较差。
02 铁碳相图的特征点
CHAPTER
共晶点
总结词
共晶点是铁碳相图中的一个关键点，表 示铁和碳在液态时完全共溶，形成奥氏 体。
控制热处理过程中的相变过程
通过铁碳相图，可以预测和控制热处理过程中铁 碳合金的相变过程和组织转变，以获得所需的组 织和性能。
提高热处理效率和降低能耗
根据铁碳相图，可以优化热处理工艺，提高热处 理效率和降低能耗，节约能源和资源。
谢谢
THANKS
渗碳体的析出点
总结词
渗碳体的析出点是铁碳相图中的另一个特征点，表示渗碳体在不同温度下从液态或奥氏 体中析出的过程。
详细描述
在渗碳体的析出点，渗碳体开始从液态或奥氏体中析出。这个过程是在一定的温度范围 内进行的，温度越高，析出越快。渗碳体的析出对钢铁的性能有重要影响，如硬度、强
度和韧性等。因此，了解渗碳体的析出点对于钢铁材料的研究和生产具有重要意义。
铁碳相图演示
目录
CONTENTS
• 铁碳相图简介 • 铁碳相图简介 • 铁碳相图的特征点 • 铁碳相图的特征线 • 铁碳相图的演示画法 • 铁碳相图的应用
01 铁碳相图简介
CHAPTER
铁碳合金的分类
根据碳含量，铁碳合金可以分为工业 纯铁、钢和白口铸铁三类。
工业纯铁的碳含量最低，一般在 0.02%以下；钢的碳含量在0.02%2.0%之间；白口铸铁的碳含量在2.0% 以上。
表示铁碳合金开始从液态转变为固态的温度 。
铁碳相图讲解
6.69
Fe3C% 1 35.7% 64.3%
组织组成： Fe3C+P——Ld‘
Fe3C%
4.3 0.77 6.69 0.77
15.5%
P% 115.5% 84.5%
4.3.6 亚共晶白口铸铁 ( Wc = 3.0% )
亚共晶白口铸铁组织金相图
亚共析钢组织金相图
亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
相组成： α +Fe3C
% 6.69 0.45 93.3%
6.69
Fe3C% 1 93.3% 6.7%
组织组成： α +P
% 0.77 0.45 41.6%
0.77
P% 1 41.6% 58.4%
a
b
a)含碳量0.20％
（渗碳体的）
三条水平相变线：HJB——包晶转变线 ECF——共晶转变线 PSK——共析转变线
1.包晶转变反应式:
LB + H 1495℃ AJ
2.共晶转变反应式:
1148℃
LC
( AE + Fe3C ) Ld
3.共析转变反应式:
AS 727℃ ( FP + Fe3C ) P
4.2.5 三条重要的特性曲线
铁碳相图讲解
4.1 铁碳合金的组元及基本相 4.2 Fe-Fe3C相图分析★ ★ ★ ★ 4.3 铁碳合金平衡结晶过程★ ★ ★ ★ 4.4 含C量对铁碳合金平衡组织和性能 的影响 ★ ★ 4.5 钢中的杂质元素及钢锭组织★
温度
Fe Fe3C Fe2C FeC
C
(6.69%C)
渗碳体是个亚稳定的相，石墨才是稳定的相。 但石墨的表面能很大，只有在极缓慢冷却或加入某 些合金元素使石墨的表面能降低，碳才能以石墨的 形式存在。
干货丨铁碳相图顶级解读
干货丨铁碳相图顶级解读铁碳相图基础篇Fe-C合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
1、Fe-C相图中重要的点2、Fe-C相图中重要的线3、Fe-C合金平衡结晶过程Fe-Fe3C相图中的相：Ⅳ、过共析钢（0.77%<C%<2.11%）Ⅴ、共晶白口铁（C%=4.3%）Ⅵ、亚共晶白口铸铁（2.11%<C%<4.3%）Ⅶ、过共晶白口铸铁（C%>4.3%）是不是已经凌乱了，不要急，咱们再从下面这个角度继续推演这个过程：铁碳相图可视篇组织及相组成计算接下来让我们们看一下含碳量不同的液相的析晶过程：C%很低亚共析共析过共析亚共晶共晶过共晶铁碳相图升华篇板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多成群的、相互平行排列的板条所组成的板条束。
空间形状是扁条状的，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）回火马氏体：低温（150～250oC）回火产生的过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物共同组成的组织。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
珠光体：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体组成的片层相间的机械混合物；特征：呈现珍珠般的光泽；力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好马氏体＋下贝氏体＋屈氏体回火屈氏体：碳化物和a-相的混合物。
特征：它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。
其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。
莱氏体：奥氏体与渗碳体的共晶混合物。
铁碳相图ppt课件
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) %
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【钢热处理知识】史上最详尽铁碳相图图文讲解喜欢就果断分享吧！铁碳合金，是以铁和碳为组元的二元合金。
铁基材料中应用最多的一类——碳钢和铸铁，就是一种工业铁碳合金材料。
搞机械的，最应该掌握的材料就是铁碳合金材料。
铁碳相图一、Fe-Fe3C相图的组元1．Fe组元δ -Fe(bcc) --1394℃--γ-Fe(fcc)--912℃--- a -Fe(bcc) (同素异构转变)强度低、硬度低、韧性、塑性好2．Fe3C （ Cem， Cm）熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
二、Fe-Fe3C相图中的相1．液相L2．δ相高温铁素体（C固溶到δ -Fe中——δ相）3．α相铁素体F （C固溶到α-Fe中——α相）强度、硬度低、塑性好（室温：C%=0.0008%, 727度：C%=0.0218%）4．γ相、A奥氏体（C固溶到γ-Fe中——γ相）强度低，易塑性变形5．Fe3C三、相图分析1．三条水平线和三个重要点（1）包晶转变线HJB：1495摄氏度，C%=0.09-0.53%LB+δH------AJ 即L0.53+ δ0.09------- A0.17（2）共晶转变线ECF,1148摄氏度，C%=2.11---6.69%L4.3---- A2.11+Fe3C（共晶渗碳体）——Le4.3 高温莱氏体Le，Ld（3）共析转变线PSK，727摄氏度，C%=0.0218---6.69%As----FP+Fe3C（共析渗碳体）A0.77---- F0.0218+Fe3C——P（珠光体）珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间Le---- P+Fe3CII+Fe3C共晶------低温莱氏体Le’2．液固相线液相线ACD固相线AECF3．溶解度线ES线碳在A中的固溶线，1148摄氏度，2.11%——727摄氏度,0.77%,Fe3CIIPQ线碳在F中的固溶线，727摄氏度,0.0218%——0.0008%室温，Fe3CIII4．GS线5. 特征点6.特征线表四、基于Fe-Fe3C相图的Fe-C合金分类1．工业纯铁，C%<=0.0218%2．钢0.0218%<C%<= 2.11%亚共析钢 0.0218%<C%<0.77%共析钢 0.77%过共析钢 0.77%<C%<= 2.11% 3．白口铸铁2.11%<C%<6.69%亚共晶白口铸铁 2.11%<C%<4.3%共晶白口铸铁 4.3%过共晶白口铸铁 4.3 %<C%<6.69%在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。
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三、典型铁碳合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴ 工业纯铁（<0.0218% C），其显微组织为铁素体晶粒，工业上很少应用。
⑵ 碳钢（0.0218%~2.11%C），其特点是高温组织为单相A，易于变形，碳钢又分为亚共析钢（0.0218%~0.77%C）、共析钢（0.77%C）和过共析钢（0.77%~2.11%C）。
⑶ 白口铸铁（2.11%~6.69%C），其特点是铸造性能好，但硬而脆，白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁（2.11%~4.3%C）、共晶白口铸铁（4.3%C）和过共晶白口铸铁（4.3—6.69%C）下面结合图3-26，分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。
图3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的位置㈠工业纯铁（图3-26中合金①）的结晶过程合金液体在1~2点之间通过匀晶反应转变为δ铁素体。
继续降温时，在2~3点之间，不发生组织转变。
温度降低到3点以后，开始从d铁素体中析出奥氏体，在3~4点之间，随温度下降，奥氏体的数量不断增多，到达4点以后，d铁素体全部转变为奥氏体。
在4~5点之间，不发生组织转变。
冷却到5点时，开始从奥氏体中析出铁素体，温度降到6点，奥氏体全部转变为铁素体。
在6-7点之间冷却，不发生组织转变。
温度降到7点，开始沿铁素体晶界析出三次渗碳体Fe3CIII。
7点以下，随温度下降，Fe3CIII量不断增加，室温下Fe3CIII的最大量为：%31.0%1000008.069.60008.00218.03=⨯--=ⅢCFeQ。
图3-27为工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图。
工业纯铁的室温组织为a+Fe3CIII，如图3-28所示，图中个别部位的双晶界内是Fe3CIII。
图3-27 工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图 图3-28 工业纯铁的显微组织 400× ㈡ 共析钢（图3-26中合金②）的结晶过程共析钢的含碳量为0.77%，超过了包晶线上最大的含碳量0.53%，因此冷却时不发生包晶转变，其结晶过程及组织转变示于图3 - 29。
合金液体在1 ~ 2 点间通过匀晶反应转变为奥氏体。
在2 ~ 3点之间,不发生组织转变。
到达3点以后，发生共析转变：g 0。
77 ® a 0。
0218 +Fe 3C ，由奥氏体相同时析出铁素体和渗碳体。
反应结束后，奥氏体全部转变为珠光体。
继续冷却会从珠光体的铁素体中析出少量的三次渗碳体，但是它们往往依附在共析渗碳体上，难于分辨。
共析钢的室温组织为100%的珠光体，如图3-30所示。
由图3-30可以看出，珠光体是铁素体与渗碳体片层相间的组织，呈指纹状，其中白色的基底为铁素体，黑色的层片为渗碳体。
室温下珠光体中两相的相对重量百分比为：，%5.88%1000008.069.677.069.6=⨯--=αQ %5.11%5.88%1003=-=C Fe Q 。
图3-29 共析钢的冷却曲线及组织转变示意图 图3-30 珠光体组织 400×㈢亚共析钢（图3-27中合金③）的结晶过程含碳量在0.09%~0.53%之间的亚共析钢结晶时将发生包晶反应。
现以含0.45%C的钢为例分析亚共析钢的结晶过程，其冷却曲线及组织转变示于图3-31。
该合金从液态缓慢冷却到1点后，发生匀晶反应,开始析出d铁素体。
到达2点温度时，匀晶反应停止，开始发生包晶转变：L0.53 + d0.09® g0.17。
包晶转变结束后，除了新形成的奥氏体外，液相还有剩余。
温度继续下降，在2-3点之间，剩余的液相通过匀晶反应全部转变为奥氏体。
在3-4点之间，不发生组织变化。
冷却到4点，开始从奥氏体中析出铁素体，并且随温度的降低，铁素体数量增多。
温度降到5点，奥氏体的成分沿GS线变化到S点，此时，奥氏体向铁素体的转变结束，剩余的奥氏体发生共析反应：g0.77® a0.0218+ Fe3C，转变为珠光体。
温度继续下降，从铁素体中析出三次渗碳体，但是由于其数量很少，因此可忽略不计。
亚共析钢的室温组织为珠光体+铁素体，如图3-32所示，图中的白色组织为先共析铁素体，黑色组织为珠光体。
图3-31 亚共析钢的冷却曲线及组织转变示意图(a) 0.20%C (a) 0.45%C图3-32 亚共析钢的显微组织400×室温下，含0.45%C 亚共析钢中先共析铁素体和珠光体两个组织组成物的相对重量百分比为：%6.41%4.58%100%4.58%1000008.077.00008.045.0=-==⨯--=αQ Q P ，。
而铁素体和渗碳体两相的相对重量百分比为：%3.93%7.6%100%7.6%1000008.069.60008.045.03=-==⨯--=αQ Q C Fe ，。
在0.0218%~0.77%C 范围内珠光体的相对重量随含碳量的增加而增加。
由于室温下铁素体中含碳量极低，珠光体与铁素体密度相近，所以在忽略铁素体中含碳量的情况下，可以利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，近似地估算亚共析钢的含碳量：%77.0%%⨯=面积P C 。
式中，P Q P =面积，为珠光体的面积百分比。
㈣ 过共析钢（图3-26中合金④）的结晶过程过共析钢的结晶过程及组织转变示于图3-33。
合金液体在1~2点间发生匀晶转变，全部转变为奥氏体。
冷却到3点后，开始沿奥氏体晶界析出二次渗碳体，并在晶界上呈网状分布。
在3~4点之间，二次渗碳体量不断增多。
温度降到4点，二次渗碳体析出停止，奥氏体成分沿ES 线变化到S 点，剩余的奥氏体发生共析反应：g 0.77 ® a 0.0218 + Fe 3C ，转变为珠光体。
继续冷却，二次渗碳体不再发生变化，珠光体的变化同共析钢。
过共析钢的室温组织为珠光体 +网状二次渗碳体，如图3–34所示，图中的白色网状的是二次渗碳体，黑色为珠光体。
室温下，含1.2%C 过共析钢中二次渗碳体和珠光体两个组织组成物的相对重量百分比为：%74.92%26.7%100%26.7%10077.069.677.02.13=-==⨯--=P C Fe Q Q ，。
过共析钢中Fe 3C Ⅱ的量随含碳量增加而增加，当含碳量达到2.11%时，Fe 3C Ⅱ量最大：%6.22%10077.069.677.011.23=⨯--=ⅡC Fe Q 。
图3-33 过共析钢的冷却曲线及组织转变示意图(a) 硝酸酒精浸蚀 (b) 苦味酸钠浸蚀图3-34 过共析钢的显微组织 400×㈤ 共晶白口铸铁（图3-26中合金⑤）的结晶过程共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，其结晶过程如图3-35所示。
该合金液态冷却到1点即1148°C 时，发生共晶反应：L 4。
3 ® g 2。
11 + Fe 3C ，全部转变为莱氏体（Le ），莱氏体是共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物，呈蜂窝状。
此时：%2.52%10011.269.63.469.6=⨯--=γQ ，%8.47%2.52%1003=-=C Fe Q 。
温度继续下降，共晶奥氏体成分沿ES 线变化，同时析出二次渗碳体，由于二次渗碳体与共晶渗碳体 结合在一起而不易分辨，因而莱氏体仍作为一个组织看待。
温度降到2点，奥氏体成分达到0.77%，并发生共析反应，转变为珠光体。
这种由珠光体与共晶渗碳体组成的组织称为低温莱氏体，用符号Le’表示，此时，%4.40%10077.069.63.469.6=⨯--=P Q ，%6.59%4.40%1003=-=C Fe Q 。
温度继续下降，莱氏体中珠光体的变化与共析钢的相同，珠光体与渗碳体的相对重量不再发生变化。
共晶白口铸铁的室温组织为Le’（P+ Fe3C ），它保留了共晶转变产物的形态特征，如图3-36所示，图中黑色蜂窝状为珠光体，白色基体为共晶渗碳体。
室温下两相的相对重量百分比为： %7.35%1000008.069.63.469.6=⨯--=αQ ，%3.64%7.35%1003=-=C Fe Q 。
图3-35 共晶白口铸铁的冷却曲线及组织转变示意图 图3-36 共晶白口铸铁的显微组织 400× ㈥ 亚共晶白口铸铁（图3-26中合金⑥）的结晶过程以含3.0%C 的亚共晶白口铸铁为例进行分析，图3-37为其冷却曲线及组织转变示意图。
当合金液体冷却到1点温度时，发生匀晶反应，结晶出奥氏体，称为一次奥氏体或先共晶奥氏体。
在1~2点之间，奥氏体量不断增多并呈树枝状长大。
冷却到2点以后，剩余液相的成分沿BC 线变化到C 点，并发生共晶转变，转变为莱氏体。
继续降温，将从一次奥氏体和共晶奥氏体中析出二次渗碳体。
由于一次奥氏体粗大，沿其周边析出的二次渗碳体被共晶奥氏体衬托出来。
而共晶奥氏体析出二次渗碳体的过程，与共晶白口铸铁相同。
温度降到3点，奥氏体成分沿GS 线变到S 点，并发生共析反应，转变为珠光体。
其室温组织为P+ Fe 3C Ⅱ+Le’，如图3-38所示，图中树枝状的黑色粗块为珠光体，其周围被莱氏体中珠光体衬托出的白圈为二次渗碳体，其余为低温莱氏体。
室温下，含3.0%C 白口铸铁中三种组织组成物的相对重量百分比为：%64.40%10011.23.411.20.3'=⨯--==Le Le Q Q ，%44.13%10077.069.677.011.211.23.40.33.43=⨯--⨯--=ⅡC Fe Q ，%92.45%44.13%64.40%100%1003'=--=--=ⅡC Fe Le P Q Q Q 。
而该合金在结晶过程中所析出的所有二次渗碳体（包括一次奥氏体和共晶奥氏体中析出二次渗碳体）的总量为：%24.18%10011.269.677.011.211.269.60.369.63=⨯--⨯--=总ⅡC Fe Q 。
图3-37 亚共晶白口铸铁的冷却曲线及组织转变示意图图3-38 亚共晶白口铸铁的显微组织400×㈦过共晶白口铸铁（图3-26中合金⑦）的结晶过程过共晶白口铸铁的冷却曲线及组织转变示于图3-39。
合金液体在1--2点间发生匀晶反应，结晶出一次渗碳体Fe3CⅠ。
一次渗碳体呈粗条片状。
冷却到2点，余下的液相成分沿DC线变化到C点，并发生共晶反应，转变为莱氏体。
继续冷却，一次渗碳体成分重量不再发生变化，而莱氏体的变化同共晶合金。
过共晶白口铸铁的室温组织为Fe3CⅠ+Le’，如图3-40所示，图中粗大的白色条片为一次渗碳体，其余为低温莱氏体。
图3-39 过共晶白口铸铁的冷却曲线及组织转变示意图图3-40 过共晶白口铸铁的显微组织400×㈧组织组成物在铁碳合金相图上的标注根据以上对铁碳合金相图的分析，可将组织组成物标注在铁碳合金相图中，如图3-41所示。