铁碳合金状态图教案
铁碳合金状态图教案
铁碳合金状态图教案一、教学目标1. 让学生了解铁碳合金的基本概念和性质。
2. 使学生掌握铁碳合金状态图的构成和作用。
3. 培养学生运用铁碳合金状态图分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 铁碳合金的基本概念和性质2. 铁碳合金状态图的构成3. 铁碳合金状态图的作用4. 铁碳合金状态图的绘制方法5. 铁碳合金状态图的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解铁碳合金的基本概念、性质和状态图的构成。
2. 演示法：展示铁碳合金状态图，讲解其作用和绘制方法。
3. 案例分析法：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例。
4. 小组讨论法：分组讨论铁碳合金状态图的应用问题。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《金属材料与热处理》、《金属学》等。
2. 投影仪或白板：展示铁碳合金状态图。
3. 教学PPT：制作铁碳合金状态图教案的相关内容。
4. 案例材料：收集铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例。
五、教学过程1. 导入：简要介绍铁碳合金的基本概念和性质，激发学生的学习兴趣。
2. 新课：讲解铁碳合金状态图的构成和作用，引导学生理解并掌握相关知识点。
3. 演示：展示铁碳合金状态图，讲解绘制方法，让学生直观地感受状态图的应用。
4. 案例分析：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用实例，培养学生运用知识解决问题的能力。
5. 小组讨论：分组讨论铁碳合金状态图的应用问题，促进学生之间的交流与合作。
6. 总结：回顾本节课的主要内容，强调铁碳合金状态图的重要性。
7. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对铁碳合金基本概念和性质的理解。
2. 状态图绘制练习：让学生绘制简单的铁碳合金状态图，检验其对状态图构成和绘制方法的掌握。
3. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析问题的思路、运用知识的能力和团队合作精神。
七、教学拓展1. 邀请相关领域的专家或企业工程师进行讲座，分享铁碳合金状态图在实际工程中的应用经验和案例。
第三 铁碳合金PPT学习教案
0
纯铁的熔点
C 1148 D 1227 E 1148 G 912
4.3 6.69 2.11
0
共晶反应点 一次渗碳体的熔点 碳在γ-Fe中的最大溶解度 α-Fe与γ-Fe同素异晶转变点
K 727 P 727 S 727
6.69 0.0218 0.77
共析渗碳体的温度点 碳在α-Fe中的最大溶解度 共析反应点
第13页/共28页
方法和步 骤 在相图横坐标上找出给定的成分点，过该点作成 分线； 在成分线与相图各条线的交点作标记（一般用1 、2、3、4等）； 根据每条线表示的转变，写出每两个点之间或者 重要点上发生的转变；由液相分析至室温。 室温下该成分线所在的相区，合金室温下就具有 那个相。
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注：相图中的符号为国际通用，不能随便改动。
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2.特征线（Feature Lines）
ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热
至此全部转化为液相。
AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固
相加热至此开始转化。
GS：A开始析出F的转变线，又称A3线。 ES：冷却时由A中析出二次渗碳体开始线。又称Acm线
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第三章 练习题
1.铁素体是碳溶解在（ ）中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-F D．β-Fe
2.铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是 和 ，随着碳的质量分数的增加， 相的相对量增 多， 相的相对量却减少。 3. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体 称为 渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为 渗 碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为 渗碳体。 4.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（ ）。
铁碳合金状态图课件
根据铁碳合金在不同温度下的状态，绘 制等温线。
根据铁碳合金在不同温度和成分下的状 态，在图上标记相应的区域，并注明相 应的名称。
04
铁碳合金状态图的应用
在铸造工业中的应用
铸造工艺设计
铁碳合金状态图是铸造工艺设计的重 要依据，通过分析合金的凝固温度范 围和液相线温度，可以确定合适的浇 注温度和时间。
确定比例尺
根据实际需要选择合适的比例 尺，以便在图纸上准确表示铁 碳合金的实际 状态，在图上绘制等温线。
绘制元素分布曲线
根据铁碳合金中各元素的分布 情况，在图上绘制相应的曲线。
绘制实例和演示
选择合适的比例尺，绘制坐标轴。
对绘制好的铁碳合金状态图进行演示和 讲解，以便更好地理解和掌握铁碳合金 的状态变化规律。
1 2 3
铁碳合金状态图的实验研究
当前，研究者通过实验手段深入探究铁碳合金的 相变规律和组织性能，为实际生产提供理论支持。
铁碳合金状态图的计算模拟研究
随着计算材料学的进步，研究者利用计算机模拟 手段预测和模拟铁碳合金的状态和性能，为新材 料的开发提供有力支持。
铁碳合金状态图的应用研究
在实际生产中，钢铁企业根据铁碳合金状态图选 择合适的材料和工艺，提高产品质量和降低成本。
适的锻造温度和变形量。
锻件质量控制
通过铁碳合金状态图，可以预测锻 件在不同温度和变形条件下的组织 和性能变化，从而控制锻件的质量。
锻造设备选择
根据铁碳合金状态图，可以确定不 同锻造条件下材料的变形行为和所 需设备吨位，从而选择合适的锻造 设备。
在焊接工业中的应用
焊接材料选择
铁碳合金状态图可以指导焊接材 料的选择，根据母材的成分和状
(完整版)铁碳合金相图(一)
符号：Fe3C 复杂的斜方晶体
存在温度区间：室温——1148℃
溶碳能力： C=6.69%
性能：熔点 12270C 硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧 度几乎为零，是一个硬而脆的组织。
（4）珠光体：
概念：是铁素体与碳光体的混合物
符号： P 是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。
存在温度区间： 室温——727℃
溶碳能力：在 7270C 时，C=0.77%
性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较高，硬度 适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：是含碳量为 4.3%的液态铁碳合金在 11480C 时从液体 上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。
符号：Ld 高温莱氏体，温度＞727℃
由于奥氏体在 7270C 时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏 体由珠光体和渗碳体组成叫低温莱氏体。
作业 布置
教
学生听课 情况
学 学生掌握
后
情况
记 存在的问 题
审查签字
习题册
年月日
教师活 动
一、新课导入
教学过程 教学内容
学生活动
回顾上一次课的内容，以提问的形式检查上节课学生的掌握 情况，举实例有技巧得到如本次课要学习的内容。
二、新课讲授
1、合金及其组织
金属：是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、 导热性的物质，如铁、金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
符号：A
面心立方晶格
存在温度区间：大于 727℃
溶碳能力：较强。在 11480C 时可溶 C 为 2.11%，在 7270C 时，可溶 C 为 0.77%。(0.0218% ——2.11%)
性能：强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在 高温进行锻造和扎制时所要求的组织。
铁碳合金状态图教案
邻水县职业中学2015学年度下期机械加工专业公开课教案授课时间: 2015年11月5日上午第二节授课班级:春招15级机械三班授课内容:铁碳合金状态图授课教师: 文杰教学手段：课堂讲授，学生理解教学目的:1、了解简化的Fe-Fe3C状态图特征线。
2、了解含碳量对铁碳合金性能影响。
重点：Fe-Fe3C状态图特征线。
难点: Fe-Fe3C状态图特征线。
授课形式：新课所用学时：1学时使用教材：高等教育版《机械基础》复习引入合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将其冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分间的关系。
铁碳合金状态图除用于钢和铸铁的组织转变的研究，作为选择材料的依据外，还可作为制定铸造、锻造、焊接和热处理等工艺规范的重要工具,它将为学习本课程的其他部分奠定必要的基础。
教学过程一、如图下图所示铁碳合金状态图。
(抽学生回答组织符号名称)1、铁素体：是溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。
2、渗碳体：是铁与碳形成的稳定化合物。
3、奥氏体：是碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体。
4、珠光体：是铁素体和渗碳体组成的共析体。
5、莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。
二、铁碳合金状态图分析1、各特性点的含义在铁碳合金状态图中用字母标出的点都表示一定的特性(成分和温度)，所以称为特性点。
各主要特性点的含义列于点名温度含碳量含义A点：1538℃ 0% 纯铁的熔点C点：1148℃ 4.3% 生铁的共晶点D点：1227℃ 6.69% 渗碳体的熔点E点：1148℃ 2.11% 碳在奥氏体中的最大溶解度G点：912℃ 0% 纯铁的同素异构转变点S点：727℃ 0.77% 共析点2、各主要线的含义(1)ACD线——液相线，即液体合金冷却到此线时开始结晶，在此线以上的区域为液相。
(2)AECF线——固相线，即合金冷却到此线时金属液全部结晶为固相，在此线以下的区域为固相。
机电王伟教案 铁碳合金状态图
铁碳合金状态图授课人：王伟课题：铁碳合金状态图课型：新授课教学目的：掌握：1、铁碳合金的基本组织及性能。
2、铁碳合金状态图中特征和线的含义。
教学重点：铁碳合金状态图中特征和线的含义。
教学难点：铁碳合金状态图中特征和线的含义。
教法：讲解演示教具：挂图多媒体复习提问：1、什么叫同素异晶转变？试述纯铁的同素异晶转变过程？2、什么叫固溶强化、弥散强化？导入新课：铁碳合金状态图铁碳合金是工业上应用最广的金属材料。
铁碳合金中碳对其性能影响最大。
一、铁碳合金的基本组织：1、铁素体：F定义：是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
性能：与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性好。
2、奥氏体：A定义：是碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
性能：强度、硬度比铁素体高，塑性、韧性好。
钢材多加热到奥氏体状态下进行锻造。
3、渗碳体：Fe3C定义：是铁与碳形成的的金属化合物。
性能：硬度很高，塑性、韧性很差。
4、珠光体：P由P=F+ Fe3C的机械混合物性能：强度较高，硬度适中，有一定塑性。
5、莱氏体：Ld。
高温莱氏体：Ld=A+ Fe 3C 变态莱氏体Ld=P+ Fe 3C性能：硬度很高，塑性、韧性很差。
二、铁碳合金状态图的分析：特性点：温度 C%A ：1538 0 纯铁熔点C ：1148 4.3 共晶点L LdD ：1227 6.69 渗碳体熔点E ：1148 2.11 碳在γ-Fe 中的最大溶解度G ：912 0 纯铁的同素异晶转变点P ：727 0.0218 碳在α-Fe 中的最大溶解度S ：727 0.77 共析点A P特性线：ACD ：液相线 该线以上为液体,冷至AC 线,析出A ，至CD 线，析出渗碳体 AECF ：固相线 缓冷至此线全部结晶为固体ECF ：共晶线 Wc>2.11% 时，发生共晶转变，生成LdPSK （A1）：共析线 Wc>0.0218% 时，发生共析转变，生成PA A G E C D F p S KP+F P+Fe3C Ⅱ A+Fe3C Ⅱ A+Fe3C Ⅱ +Ld P+Fe3C Ⅱ +LdFe3C Ⅰ+Ld Fe3C Ⅰ+Ld L L+A L+Fe3C ⅠES：（Acm）碳在A中的溶解度曲线A Fe3CGS(A3)：A F在讲解过程中，充分利用电脑演示说明五种铁碳合金的基本组织及性能，掌握铁碳合金状态图中特征和线的含义。
机电王伟教案铁碳合金状态图
一、教学目标1. 让学生了解铁碳合金的基本概念和性质。
2. 使学生掌握铁碳合金状态图的绘制方法和应用。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 铁碳合金的基本概念和性质2. 铁碳合金状态图的绘制方法3. 铁碳合金状态图的应用三、教学方法1. 采用讲授法，讲解铁碳合金的基本概念、性质和状态图的绘制方法。
2. 采用案例分析法，分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用。
3. 采用互动教学法，引导学生积极参与讨论，提高学生的实践能力。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《金属材料与热处理》、《金属学》等。
2. 教学PPT：铁碳合金状态图的相关内容。
3. 教学案例：实际工程中的铁碳合金状态图应用案例。
五、教学过程1. 导入：简要介绍铁碳合金的基本概念和性质，激发学生的学习兴趣。
2. 新课讲解：详细讲解铁碳合金状态图的绘制方法，包括合金成分、冷却曲线等。
3. 案例分析：分析铁碳合金状态图在实际工程中的应用，如焊接、铸造等。
4. 课堂互动：引导学生提问、讨论，解答学生疑问。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调铁碳合金状态图的重要性和应用价值。
6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式了解学生对铁碳合金基本概念和性质的掌握情况。
2. 状态图绘制：检查学生是否能独立绘制铁碳合金状态图，并正确标注各阶段名称。
3. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析思路、解决问题能力等。
七、教学拓展1. 邀请行业专家进行讲座，分享铁碳合金状态图在实际工程中的应用经验。
2. 组织学生参观实验室或工厂，实地了解铁碳合金的状态图在不同生产环节的应用。
3. 鼓励学生参加相关竞赛或研究项目，提高学生的实践能力和创新能力。
八、教学反馈1. 收集学生对教学内容的意见和建议，不断优化教学方案。
2. 关注学生在课堂外的学习情况，如自主学习、实践操作等。
3. 定期与学生沟通，了解学生的学习进度和需求，调整教学进度和方法。
铁碳合金相图说课 PPT课件
二、教法
本课主要以理论讲授与课件展示相结合的 方法帮助学生更快理解本节内容并能够熟 练运用。
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三、学法
• 观察式学习 • 体验式学习 • 应用式学习
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四、教学过程
1、导入新课：（3分钟）
回顾及提问上次课所讲的铁碳合金的基
本组织与性能。
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学习目标 （1）、掌握相图各特性点特性线含义 （2）、绘制简化铁碳合金相图 （3）、运用相图进行组织分析
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2、 讲授新课：（40分钟）
一.铁碳合金相图各个特性点及特性线 1、各特性点的名称及含义
A、C、D、E、G、S、P点 2、各特性线的名称及含义
ACD、AECF、GS、ES、ECF、PSK线
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二.铁碳合金相图的绘制 1、通过课件展示分解的铁碳合金相图，帮助
学生理解和掌握相图的要点知识。 2、通过课件展示分解的铁碳合金相图，要求
学生用纸笔跟随屏幕进度绘制一幅简化的 相图。
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Fe - Fe3C 相图 T/ ℃
1538 A
L
A
L+A
E
912 G
A+
A+F
S Fe3CⅡ
P
( F+ Fe3C )
P
P+F
P+Fe3CⅡ
1148
C
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ
P+L′d+Fe3CⅡ L′d
( P+Fe3C )
0
0.77
5、课后自主学习任务：完成简 化相图绘制作业，巩固加深记 忆、理解
15
谢谢！
16
Ld
铁碳合金平衡状态图分析教材
铁碳合金相图3.3.1 铁碳合金的组元和相一、基本概念铁碳合金：碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合金碳钢：含碳量为0.0218%～2.11%的铁碳合金铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金铁碳合金相图：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。
注：由于含碳量大于Fe3C的含碳量（6.69%）时，合金太脆，无实用价值，因此所讨论的铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C二、组元1.纯铁纯铁指的是室温下的α-Fe，强度、硬度低，塑性、韧性好。
2.碳碳是非金属元素，自然界存在的游离的碳有金刚石和石墨，它们是同素异构体。
3.碳在铁碳合金中的存在形式有三种：C与Fe形成金属化合物，即渗碳体；C以游离态的石墨存在于合金中。
C溶于Fe的不同晶格中形成固溶体；A. 铁素体：C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号“F”或“α”表示，铁素体是一种强度和硬度低，而塑性和韧性好的相，铁素体在室温下可稳定存在。
B. 奥氏体：C溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号“A”或“γ”表示，奥氏体强度低、塑性好，钢材的热加工都在奥氏体相区进行，奥氏体在高温下可稳定存在。
C. C与Fe形成金属化合物：即渗碳体Fe3C，Fe与C组成的金属化合物，Fe与C组成的金属化合物，含碳量为6.69％。
以“Fe3C”或“Cm”符号表示，渗碳体的熔点为1227℃，硬度很高(HB＝800)而脆，塑性几乎等于零。
渗碳体在钢和铸铁中，一般呈片状、网状或球状存在。
它的形状和分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。
碳在a-Fe中溶解度很低，所以常温下碳以渗碳体或石墨的形式存在。
3.3.2 铁碳合金相图的分析1.铁碳合金相图由三个相图组成：包晶相图、共晶相图和共析相图；2.相图中有五个单相区：液相L、高温铁素体δ、铁素体α、奥氏体γ、渗碳体Fe3C；3.相图中有三条水平线：HJB水平线（1495℃）：包晶线，发生包晶反应，反应产物为奥氏体。
铁碳合金相图(二)
按照含碳量及组织转变特点和室温组织分类 纯铁：含碳量小于 0.0218%的铁碳合金 钢：含碳量大于 0.0218%而小于 2.11%的铁碳合金 亚共析钢：0.0218%<C<0.77% 共析钢：C=0.77% 过共析钢 0.77%<C<2.11% 白口铸铁：含碳量大于 2.11%的铁碳合金 亚共晶白口铸铁 2.11%<C<4.3% 共晶白口铸铁 C=4.3% 过共晶白口铸铁 4.3%<C<6.69%
教 学 后 记
学生听课 情况 学生掌握 情况 存在的问 题
审查签字
年
月
日
教学过程 教师活 动 一、新课导入 在一个合金系当中，合金的构造随成份的不同而发生变化， 例如：溶质分子少时，可以式单项固熔体，溶质多时， （超过溶解 度时）则出现混合物， ；另一方面，同一成份的合金，其内部构造 也随温度的变化而发生变化。 为了掌握合金的成份、组织与性能的关系，必须了解合金的 结晶过程，了解合金中组织及成份变化的规律 二、新课讲授 1、铁碳合金相图 铁碳合金相图——表示在缓慢冷却 （或缓慢加热） 的条件下， 不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。它是研究 铁碳合金的成分、温度和组织结构之间关系的图形。 在铁碳合金中，铁和碳可以形成一系列的化合物，如 Fe3C 、 Fe2C 、FeC 等。 实际生产中，含碳量一般不超过 5%。 简化后的 Fe－Fe3C 相图
学生找关 键的点、线
GS 线：
也称 A3 线，析出铁素体 F 的开始线 A 向 F 转变，发生同素异构转变
ES 线： 也称 Acm 线，碳在奥氏体中的溶解度线 1148℃ 727℃ 2.11%（E 点含碳量） 0.77%（S 点含碳量）
铁碳合金状态图教案
第三章铁碳合金状态图教学目的：重点：难点：（引入）铁碳合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分之间的关系。
热分析法：是借助于光学高温计及金相显微镜，测得各种成分铁碳合金在缓慢冷却过程中的溶液结晶温度及固态下二次结晶的组织转变温度，对合金金相组织随温度变化的状况进行分析的方法。
第一节铁碳相图一、铁碳合金的组元纯铁在不同温度区间具有不同的晶体结构。
塑形、韧性好，强度低。
碳在固态铁碳合金中有三种存在形式二、铁碳合金的基本相及组织1、铁素体（F）铁素体是碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体。
由于α-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃）所以是几乎不含碳的纯铁。
=180～230MPa HB=50～80性能：σbδ=30～50% φ=70～80%ak=156～196J·cm-2显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。
2、渗碳体（FeC）3渗碳体是铁与碳形成的稳定化合物。
含碳量为6.69%性能：HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。
显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。
3、奥氏体（A）奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。
γ-Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148℃）。
由于γ-Fe一般存在于727～1394℃之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。
显微镜观察，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。
性能：δ=40～50%，具有良好的塑性和低的变形抗力。
是绝大多数钢种在高温进行压力加工所需的组织。
4、珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体。
珠光体的平均含碳量为0.77%，在727℃以下温度范围内存在。
显微镜观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。
性能：σ=750MPa HB=160～180 较高bδ =20～25% φ=30～40% 适中5、莱氏体（Ld）莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。
《金属材料与热处理》铁碳合金相图教案
含碳量越高，钢的强度和硬度越高，而塑性和韧性越低。
6、Fe—Fe3C相图的应用。
作为选用钢材料的依据：如制造要求塑性、韧性好，而强度不太高的构件，则应选用含碳量较低的钢；要求强度、塑性和韧性等综合性较好的构件，则选用含碳量适中的钢，各种工具要求硬度高及耐性好，则应选用含碳量较高的钢。制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据。
教学难点
铁碳合金相图的分析及铁碳合金冷却结晶过程的分析。
教学方法
讲授法、展示法
教学过程
备注
第一课时
组织教学
复习并引入
1、组织、组元、相的概念
2、合金的组织有哪些？分别是?
新授
钢铁材料是现代工业中应用最为广泛的合金，它们均为以铁和碳两种元素为主要原素的合金。由于钢铁材料的成分（含碳量）不同，因此组织和性能也不相同，应用场合也不一样。铁碳合金相图总结了铁碳合金的组织和性能随成分、温度变化的规律，这对生产实践有着很重要的意义，它不仅是选择钢铁材料的重要工具，而且还可以作为制定铸、锻、焊及热处理等加工工艺的依据。
S点：共析点，As P＝（F+Fe3CⅠ）
3、线的含义：
ACD线：液相线，在此线的上方所有的铁碳合金都为液体。
AECF线：固相线，在此线的下方所有的铁碳合金都为固体。
在ACD线与AECF线之间是结晶区，即过渡区。
GS线：从A中析出F的开始线，又称A3线
ES线：C在A中溶解度曲线，亦称为Acm线。
ECF：共晶线，温度为11487270C。
2、铁碳合金相图的点、线、面的含义及各区域内的组织
3、铁碳合金相图的分类
4、铁碳合金的成分、组织与性能的关系
5、Fe—Fe3C相图的应用。
铁碳合金教案
PFP Fe3C
（2）共析反应的产物是 F 与 Fe3C 的共析混合物，称珠光体，用符号 P 表示 （3）珠光体组织中的渗碳体称为共析渗碳体。在显微镜下珠光体的形态呈层 片状。在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与 铁素体片（宽条） 。 （4） P 的强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间
三、典型铁碳合金的冷却过程及组织
1．铁碳含金的分类 1）
工业纯铁 C 0.0218%
C 0.77% 亚共析钢0.0218% 钢0.0218% C 2.11%共析钢C 0.77% 过共析钢0.77 C 2.11 2）
亚共晶白口铸铁 2.11% C 4.3% 白口铸铁 2.11% C 6.69%共晶白口铸铁 C 4.3% 过共晶白口铸铁 4.3% C 6.69% 3）
2．典型铁碳含金冷却过程分 1）共析钢
教
2）亚共析钢
学
方
案
备
注
3）过共析钢
4）共晶白口铸铁
教
5）亚共晶白口铸铁
学
方
案
备
注
6）过共晶白口铸铁——同上，析出一次渗碳体
四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1．C 对平衡组织的影响 1）引起相组成物中 F、 Fe3C 相对量的变化：C％↑——F％↓、Fe3C％↑ 2）引起组织组成物的变化 C％↑——F→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ+Le’→Le’→ Fe3CⅠ+Le’→ Fe3CⅠ 3）引起组织形态的变化。例 Fe3CⅡ：C％↑—不连续→连续网状 2．C 对力学性能的影响 1）原因 （1）室温组织类型、相组成和组织组成物相对量不同 （2）组织的形态与分布不同（尤其应注意 Fe3CⅡ的分布） 2）影响 （1）对钢的影响——C％↑—硬度↑，塑、韧性↓ 强度：先升后降（当 C％＞1.0％时，Fe3CⅡ呈连续网状） （2）对白口铁的影响：脆性很大，强度很低,硬度、耐磨性很高
§3-3 铁碳合金相图
3.3 铁碳合金相图【教学目标】1．了解铁碳合金的基本组织的概念、符号及性能特点；2．掌握相图中各主要特性点、线及典型铁碳合金结晶过程；3．掌握含碳量对钢组织及性能的影响。
【教学重点】铁碳合金的组织随成分、温度变化的一般规律。
【教学难点】铁碳合金的组织、成分、性能之间的一般规律。
【教学方法】授课法、讨论法．【教学课时】2课时．【教学过程】环节教学内容师生互动设计意图教学导入铁碳合金的组织、成分、性能之间有何关系？让学生结合本节课程复习的效果联想上节课讲解的重点知识。
教师着重考察学生课后的复习和温习知识的效果。
新课新钢铁材料是现代工业中应用最为广泛的合金，它们均为以铁和碳元素为主要元素的合金。
由于含碳量的不同，性能组织也不相同，应用场合也不一样。
一、铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在平衡条件下（缓慢冷却或加热），不同成分的铁碳合金状态或组织随温度变化的图形。
1、铁碳合金相图的组成在铁碳合金中，铁和碳可以形成一系列的化合物，含碳量可以很高，但在工程实践中，含碳量超过5%的铁碳合金，脆性很大，难以加工，无实用价值。
因此，我们研究的铁碳合金相图只是整个铁碳合金中的一部分（含碳量C≤6.69% ），故铁碳合金相图也可认为是Fe—Fe3C 相图。
尽管研究的是一部分，但已能满足生产实际的需要。
教材P41页图4-16是Fe—Fe3C相图。
横坐标为含碳量百分数，纵坐标为温度。
对照图4-16分析：左上角、左下角部分，考虑到实际应用的铁碳合金，一般不会处于这么高的温度（1500℃）或含有这么少的碳（C≤0.0218% ），故左上角、左下角予以省略。
经简化后Fe—Fe3C 相图如图4-17。
我们分析的就是Fe—Fe3C相图简图（图4-17）2、相图中点线的含义（绘制草图）（1）A：1538℃ C 0% 纯铁的熔点C：1148℃ C 4.3% 共晶点（发生共晶转变）重点理解铁碳合金相图纵轴和横轴所代表的数据的含义。
明确铁碳合金相图中每一个符号的含义？理解铁碳合金相图和关键的七个点和六条线所表达的含义。
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邻水县职业中学2015学年度下期
机械加工专业公开课教案
授课时间: 2015年11月5日上午第二节
授课班级:春招15级机械三班
授课内容:铁碳合金状态图
授课教师: 文杰
教学手段：课堂讲授，学生理解
教学目的:1、了解简化的Fe-Fe3C状态图特征线。
2、了解含碳量对铁碳合金性能影响。
重点：Fe-Fe3C状态图特征线。
难点: Fe-Fe3C状态图特征线。
授课形式：新课
所用学时：1学时
使用教材：高等教育版《机械基础》
复习引入
合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将其冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分间的关系。
铁碳合金状态图除用于钢和铸铁的组织转变的研究，作为选择材料的依据外，还可作为制定铸造、锻造、焊接和热处理等工艺规范的重要工具,它将为学习本课程的其他部分奠定必要的基础。
教学过程
一、如图下图所示铁碳合金状态图。
(抽学生回答组织符号名称)
1、铁素体：是溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。
2、渗碳体：是铁与碳形成的稳定化合物。
3、奥氏体：是碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体。
4、珠光体：是铁素体和渗碳体组成的共析体。
5、莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。
二、铁碳合金状态图分析
1、各特性点的含义在铁碳合金状态图中用字母标出的点都表示一定的特性(成分和温度)，所以称为特性点。
各主要特性点的含义列于
点名温度含碳量含义
A点：1538℃0% 纯铁的熔点
C点：1148℃% 生铁的共晶点
D点：1227℃% 渗碳体的熔点
E点：1148℃% 碳在奥氏体中的最大溶解度
G点：912℃0% 纯铁的同素异构转变点
S点：727℃% 共析点
2、各主要线的含义
(1)ACD线——液相线，即液体合金冷却到此线时开始结晶，在此线以上的区域为液相。
(2)AECF线——固相线，即合金冷却到此线时金属液全部结晶为固相，在此线以下的区域为固相。
(3)GS线——铁素体析出开始线，通常用A3来表示。
(4)ES线——二次渗碳体析出开始线，通常用A cm来表示。
在1148℃时奥氏体中溶碳量达到％，而在727℃时仅为％，所以含碳量大于％的奥氏体冷却到此线时，多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出。
这种从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，用Fe3C II表示。
在显微镜下观察时，Fe3C II呈网状，故又称网状Fe3C II。
(5)ECF线——共晶线，即含碳量在％～％的铁碳合金，当冷却到此线时(1148℃)，都将发生共晶反应，从液相中同时结晶出两种不同的固相，如生成的共晶混合物称为莱氏体．
(6)PSK线——共折线，即含碳量在％～％的铁碳合金，当冷却到此线时(727℃)，都将发生共析反应，从一种固相同时转变为两种不同的固相，如形成的共析混合物称为珠光体。
这条线通常用A1来表示。
(7) GP线：0＜Wc＜%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终止线
(8)PQ线：碳在铁素体中溶解度曲线，在727℃时，Wc=%，溶碳量最大，在600℃时，Wc=%。
3、铁碳合金相图中的这几条线把相图分成了几个区域，称为相区。
对每一个相区来说，不论温度怎么变,成分怎么变，只要在这个相区内，其组织种类就不会变，但相的成分和相对量可能变化。
（单相区，双相区，三相区（课祥））.
4.钢含碳量小于％为工业纯铁，含碳量在％～％的铁碳合金，称为钢。
它在高温时都要生成奥氏体。
根据室温组织不同，将钢分为3种：
共析钢：％C；
亚共析钢:<％C；
过共析钢:>％C。
(3)白口铸铁％～％C的铁碳合金，称为白口铸铁。
它在液相结晶时都将发生共晶反应，生成莱氏体。
根据室温组织不同，将铁也分为3种：
共晶白口铸铁:％C；
亚共晶白口铸铁:<％C；
过共晶白口铸铁:>％C。
4、钢在结晶过程中的组织转变
(1)共析钢图中合金I是共析钢，含碳量为％。
其冷却过程的组织转变为：L→L+A→A→P。
室温平衡组织全部为珠光体。
(2) 亚共析钢图中合金Ⅱ是亚共析钢，含碳量为％，冷却过程的组织转变为：L→L+A→A →A+F→P+F。
室温平衡组织由铁素体和珠光体组成。
(3) 过共析钢图中合金Ⅲ是过共析钢，含碳量为％。
冷却过程的组织转变为：L→L+A
→A→A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ。
室温平衡组织是由珠光体和呈网状的二次渗碳体组成。
(4)共晶白口铸铁图中合金Ⅳ是共晶白口铸铁，含碳量为％，冷却过程的组织转变为：
L→Ld→Ld’。
室温平衡组织是低温莱氏体(由珠光体和渗碳体组成)，用Le’表示。
(5)亚共晶白口铸铁图中合金Ⅴ是亚共晶白口铸铁，含碳量％。
冷却过程的组织转变
为：L→L+A→A→Ld+A+ Fe3CⅡ→Ld’+P+ Fe3CⅡ。
室温平衡组织由珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体所组成。
5.共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分
和晶格均不相同的两种晶体的反应。
包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种
固相的反应过程。
共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两
个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。
共同点：反应都是在恒温下发生，反应产物都具有一定的相。
不同点：共晶反应是一种液相在恒温下产生成两种固相的反应；共析
反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液
相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。
(抽学生回答铁碳合金图中的共晶反应，包晶反应，共析反应的位置)
6.含碳量与力学性能间的关系
强度：当含碳量小于％时，随着含碳量增加，不断提高；当含碳量大于％时，由于渗碳体在晶界呈网状分布，使钢的强度下降。
硬度：随含碳量的增加而提高。
塑性：随含碳量增加而迅速降低。
韧性：随含碳量增加而迅速降低。
作业
课后把铁碳合金状态图绘制好并把各点及各线的含义完善一下。
板书
多媒体教学（课祥）。