第三章铁碳合金 金属学与热处理课件
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Wc= 0.60 %
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(三)过共析钢的结晶过程分析
1以上：液相。
1-2：液相中析出奥氏体。
2-3：单相奥氏体。
3-4：奥氏体中析出渗碳体，奥氏体数量 减少，含碳量沿ES线变化，渗碳体数量增 加。
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4：由渗碳体和成分为S的奥氏体组成，其 相对数量符合杠杆定律。 4-4＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体；渗碳体不变化。
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4
2、铁素体
(1)定义：碳在体心立方结构α铁中的间隙 固溶体。
(2)常用 F 或α 表示。
(3)碳的溶解度很小，最大为0.02%，室温 仅为0.0008%。
(4)在912℃以下存在，是组成铁碳合金室 温组织的基体相。
(5)硬度低，塑性、韧性好。
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3、渗碳体 (1)含碳量为6.69%，用Fe3C表示。 (2)硬度较高，脆性大，常作为铁碳合金室 温组织的强化相。 (3)可以作为一个组元，常研究Fe-Fe3C相 图。
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(二)三相共存水平线
1、共晶反应线
(1)1148℃，含碳量为4.3%的液相发生共 晶反应。
(2)莱氏体(Ld)：共晶反应产物，是树枝状 奥氏体分布在渗碳体的基体上。
(3)莱氏体脆性大，不能进行压力加工。
(4)来自百度文库态莱氏体(Ld´)：奥氏体转变为珠光
体的莱氏体组织。
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2、共析反应线 (1)727℃，含碳量为0.77%的奥氏体发 生共析反应。 (2)珠光体(P)：共析反应产物，是片层状 铁素体和渗碳体的机械混合物。 (3)珠光体强度较高，有一定的塑性和韧 性，可作为铁碳合金的室温组织。
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3、PQ线：碳在铁素体中的溶解度线。 (1)低于该线时从铁素体中析出渗碳体。 (2)三次渗碳体（Fe3CⅢ）：从铁素体中 析出的渗碳体，常沿铁素体晶界分布。 (3)三次渗碳体因数量极少，除低碳钢外 一般可忽略。
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(四)铁碳合金的分类 1、工业纯铁：C＜0.02% 2、钢：C：0.02-2.11%。 (1)亚共析钢：C＜0.77% (2)共析钢：C=0.77% (3)过共析钢：C＞0.77% 3、白口铸铁C：2.11-6.69% (1)亚共晶白口铸铁：C＜4.3% (2)共晶白口铸铁：C=4.3% (3)过共晶白口铸铁：C＞4.3%
WF先 =[(0.77-0.40)/(0.77-0.0218)]×100% =49.5% WP=1-49.5% = 50.5%
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3、计算WC=0.4%钢中的相组成物的含 量？
相组成物为铁素体和渗碳体。 WF =[(6.69-0.40)/(6.69-0.0218)]×100% =94.3% WFe3C=1-94.3% = 5.7%
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4：由成分为P的先共析铁素体和成分为S 的奥氏体组成，其相对数量符合杠杆定律。 4-4＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体；先共析铁素体不发生变化。
4＇：奥氏体消失，组织为先共析铁素体 和珠光体。
4＇以下：F+P。
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Wc= 0.20 % 400X
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Wc = 0.45 % 400X
4＇：奥氏体消失，组织为二次渗碳体和 珠光体。
4＇以下：P+ Fe3CⅡ。
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WC=1.2%
500X
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(四)共晶白口铸铁的结晶过程
1以上：液相。
1-1 ＇ ： 恒 温 ， 发 生 共 晶 反 应 ， LC → （AE+ Fe3C），得到莱氏体。
1 ＇ ： 液 相 完 全 消 失 ， 全 部 为 Ld （ AE+ Fe3C）。
1-2：共晶奥氏体中析出渗碳体，含碳量 沿ES线变化。
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2：共晶奥氏体含碳量降至S点。 组织为Ld（AS + Fe3CⅡ+ Fe3C）。
2-2＇：发生共析反应，共晶奥氏体转变 为珠光体；渗碳体不变化。
2以下：组织为变态莱氏体。 Ld＇（p + Fe3CⅡ+ Fe3C）。
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(五)亚共晶白口铸铁的结晶过程 液相中先析出奥氏体，液相成分沿BC线
45
4、计算WC=1.2%钢组织组成物的含量？ 组织组成物为珠光体和二次渗碳体。 WP =[(6.69-1.2)/(6.69-0.77)]×100% =92.7%
WFe3CⅡ =[(1.2-0.77)/(6.69-0.77)]×100% =7.3%
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5、计算 WC = 1.2%钢相组成物的含量？ 相组成物为铁素体和渗碳体。 Wα =[(6.69-1.2)/(6.69-0.0218)]×100% =82.3%
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二、钢和白口铸铁结晶过程分析 (一)共析钢的结晶过程分析 1以上：液相。 1-2：液相中析出奥氏体。 2-3：单相奥氏体。 3-3＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体（F+ Fe3C）。 3＇以下：珠光体。
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(二)亚共析钢的结晶过程分析 1以上：液相。 1-2：液相中析出奥氏体。 2-3：单相奥氏体。 3-4：奥氏体中析出铁素体，奥氏体数量 减少，含碳量沿GS线变化；铁素体数量 增加，含碳量沿GP线变化。
莱氏体。 室温组织： Fe3CⅠ+Ld＇
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过共晶白口铁 100X
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三、组织组成物计算 1、珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量？
WF=(6.69-0.77)/(6.690.0218)=88.7% WFe3C=1-88.7%=11.3%
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2、计算WC=0.4%钢组织组成物的含量？ 组织组成物为先共析铁素体和珠光体。
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500×
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1000×
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3800×
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(三)溶解度线 1、CD线：碳在液相中的溶解度线。 (1)低于该线时会从液相中析出渗碳体。 (2)一次渗碳体（Fe3CⅠ）：从液相中析 出的渗碳体，为粗大片状。
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2、ES线：碳在奥氏体中的溶解度线。 (1)低于该线时会从奥氏体中析出渗碳体。 (2)二次渗碳体（Fe3CⅡ）：从奥氏体中 析出的渗碳体，常沿奥氏体晶界分布。
增加。 达到C点后发生共晶反应得到莱氏体。 温度继续下降，奥氏体中析出Fe3CⅡ。
室温组织： 珠光体+二次渗碳体+变态莱氏体。 P+ Fe3CⅡ+Ld＇（p + Fe3CⅡ+ Fe3C）
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(六)过共晶白口铸铁的结晶过程 液相中先析出一次渗碳体，成分沿DC
线降低。 液相达到C点成分后发生共晶反应得到
Wc= 0.60 %
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(三)过共析钢的结晶过程分析
1以上：液相。
1-2：液相中析出奥氏体。
2-3：单相奥氏体。
3-4：奥氏体中析出渗碳体，奥氏体数量 减少，含碳量沿ES线变化，渗碳体数量增 加。
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4：由渗碳体和成分为S的奥氏体组成，其 相对数量符合杠杆定律。 4-4＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体；渗碳体不变化。
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2、铁素体
(1)定义：碳在体心立方结构α铁中的间隙 固溶体。
(2)常用 F 或α 表示。
(3)碳的溶解度很小，最大为0.02%，室温 仅为0.0008%。
(4)在912℃以下存在，是组成铁碳合金室 温组织的基体相。
(5)硬度低，塑性、韧性好。
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3、渗碳体 (1)含碳量为6.69%，用Fe3C表示。 (2)硬度较高，脆性大，常作为铁碳合金室 温组织的强化相。 (3)可以作为一个组元，常研究Fe-Fe3C相 图。
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(二)三相共存水平线
1、共晶反应线
(1)1148℃，含碳量为4.3%的液相发生共 晶反应。
(2)莱氏体(Ld)：共晶反应产物，是树枝状 奥氏体分布在渗碳体的基体上。
(3)莱氏体脆性大，不能进行压力加工。
(4)来自百度文库态莱氏体(Ld´)：奥氏体转变为珠光
体的莱氏体组织。
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2、共析反应线 (1)727℃，含碳量为0.77%的奥氏体发 生共析反应。 (2)珠光体(P)：共析反应产物，是片层状 铁素体和渗碳体的机械混合物。 (3)珠光体强度较高，有一定的塑性和韧 性，可作为铁碳合金的室温组织。
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3、PQ线：碳在铁素体中的溶解度线。 (1)低于该线时从铁素体中析出渗碳体。 (2)三次渗碳体（Fe3CⅢ）：从铁素体中 析出的渗碳体，常沿铁素体晶界分布。 (3)三次渗碳体因数量极少，除低碳钢外 一般可忽略。
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(四)铁碳合金的分类 1、工业纯铁：C＜0.02% 2、钢：C：0.02-2.11%。 (1)亚共析钢：C＜0.77% (2)共析钢：C=0.77% (3)过共析钢：C＞0.77% 3、白口铸铁C：2.11-6.69% (1)亚共晶白口铸铁：C＜4.3% (2)共晶白口铸铁：C=4.3% (3)过共晶白口铸铁：C＞4.3%
WF先 =[(0.77-0.40)/(0.77-0.0218)]×100% =49.5% WP=1-49.5% = 50.5%
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3、计算WC=0.4%钢中的相组成物的含 量？
相组成物为铁素体和渗碳体。 WF =[(6.69-0.40)/(6.69-0.0218)]×100% =94.3% WFe3C=1-94.3% = 5.7%
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4：由成分为P的先共析铁素体和成分为S 的奥氏体组成，其相对数量符合杠杆定律。 4-4＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体；先共析铁素体不发生变化。
4＇：奥氏体消失，组织为先共析铁素体 和珠光体。
4＇以下：F+P。
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Wc= 0.20 % 400X
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Wc = 0.45 % 400X
4＇：奥氏体消失，组织为二次渗碳体和 珠光体。
4＇以下：P+ Fe3CⅡ。
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WC=1.2%
500X
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(四)共晶白口铸铁的结晶过程
1以上：液相。
1-1 ＇ ： 恒 温 ， 发 生 共 晶 反 应 ， LC → （AE+ Fe3C），得到莱氏体。
1 ＇ ： 液 相 完 全 消 失 ， 全 部 为 Ld （ AE+ Fe3C）。
1-2：共晶奥氏体中析出渗碳体，含碳量 沿ES线变化。
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2：共晶奥氏体含碳量降至S点。 组织为Ld（AS + Fe3CⅡ+ Fe3C）。
2-2＇：发生共析反应，共晶奥氏体转变 为珠光体；渗碳体不变化。
2以下：组织为变态莱氏体。 Ld＇（p + Fe3CⅡ+ Fe3C）。
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(五)亚共晶白口铸铁的结晶过程 液相中先析出奥氏体，液相成分沿BC线
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4、计算WC=1.2%钢组织组成物的含量？ 组织组成物为珠光体和二次渗碳体。 WP =[(6.69-1.2)/(6.69-0.77)]×100% =92.7%
WFe3CⅡ =[(1.2-0.77)/(6.69-0.77)]×100% =7.3%
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5、计算 WC = 1.2%钢相组成物的含量？ 相组成物为铁素体和渗碳体。 Wα =[(6.69-1.2)/(6.69-0.0218)]×100% =82.3%
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二、钢和白口铸铁结晶过程分析 (一)共析钢的结晶过程分析 1以上：液相。 1-2：液相中析出奥氏体。 2-3：单相奥氏体。 3-3＇：发生共析反应，奥氏体转变为珠 光体（F+ Fe3C）。 3＇以下：珠光体。
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(二)亚共析钢的结晶过程分析 1以上：液相。 1-2：液相中析出奥氏体。 2-3：单相奥氏体。 3-4：奥氏体中析出铁素体，奥氏体数量 减少，含碳量沿GS线变化；铁素体数量 增加，含碳量沿GP线变化。
莱氏体。 室温组织： Fe3CⅠ+Ld＇
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过共晶白口铁 100X
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三、组织组成物计算 1、珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量？
WF=(6.69-0.77)/(6.690.0218)=88.7% WFe3C=1-88.7%=11.3%
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2、计算WC=0.4%钢组织组成物的含量？ 组织组成物为先共析铁素体和珠光体。
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1000×
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3800×
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(三)溶解度线 1、CD线：碳在液相中的溶解度线。 (1)低于该线时会从液相中析出渗碳体。 (2)一次渗碳体（Fe3CⅠ）：从液相中析 出的渗碳体，为粗大片状。
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2、ES线：碳在奥氏体中的溶解度线。 (1)低于该线时会从奥氏体中析出渗碳体。 (2)二次渗碳体（Fe3CⅡ）：从奥氏体中 析出的渗碳体，常沿奥氏体晶界分布。
增加。 达到C点后发生共晶反应得到莱氏体。 温度继续下降，奥氏体中析出Fe3CⅡ。
室温组织： 珠光体+二次渗碳体+变态莱氏体。 P+ Fe3CⅡ+Ld＇（p + Fe3CⅡ+ Fe3C）
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(六)过共晶白口铸铁的结晶过程 液相中先析出一次渗碳体，成分沿DC
线降低。 液相达到C点成分后发生共晶反应得到