3铁碳合金相图

℃
℃
●
A+F ●
4
A
3
4
●
4′
●
P P+F
时间
0 0.02 0.77 2.11 4.3 6.69
ωc，%
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退出
组织变化为：
L→L+A→A→A+F→P+F
0.0218%
●
ωc
●
0.77%
●
QF
QP
QP QF
0.770.0218 0.77c 1 QP 100% 0.770.0218
Q
P
P+ Fe3CⅡ
+Ld ′
Ld ′
Ld ′ +Fe3CⅠ
0 0.02
0.77
2.11
4.3
6.69
ω c,%
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各区域相组成
A
温 度 （ ℃ ）
G
L
C
L+Fe3C
D F
A
S P
E
A+Fe3C
K
F
Q
F+Fe3C
2.11
0 0.02 0.77
ω c，%
4.3
6.69
退出
组织变化为：
L→L+A→A→P
0.0218%
●
0.77
●
6.69%
●
QF
QFe3C
QFe3C 0.770.0218 100% QF
6.690.0218 1 QP 6.690.77 100% 6.690.0218
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3、过共析钢结晶过程
组
定
织
义
珠 光
体
铁素体与渗碳体组成的机械混合物
晶格类型 代 号 P（Pearlite）
碳的质量分数 性能特点
平均0.77%
介于铁素体与渗碳体两者之间
晶相组织 南昌大学 京玉海制作
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第三章 铁碳合金相图
一、铁碳合金的基本组织
组
定
织
义
莱
氏
体
奥氏体与渗碳体组成的机械混合物
晶格类型 代 号
共 晶 线
A
K
727℃ 0.77%C
F+Fe3C P
碳在铁素体中溶解度线
2.11 4.3 6.69
ωc，%
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3、各区域的组织
A
温度（℃）
L
C
A+Fe3CⅡ
D
L+Fe3CⅠ
A
G
E
F
F
F+ Fe3CⅢ
S P
P + F
A+ Fe3CⅡ
+Ld
Ld
Ld+Fe3CⅠ
K
P+Fe3CⅡ
温 度 （ ℃ ）
L 1 ● L+A 2 ●
温 度 （ ）
●
●
1 2
●
℃
Baidu Nhomakorabea
A
3
3●
●
A+Fe3CⅡ
4
A
●
●
4′ 4
P P+ Fe3CⅡ
时间
0 0.02 0.77 2.11 4.3 6.69
ωc，%
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组织变化为： L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ
0.77%
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第三章 铁碳合金相图
一、铁碳合金的基本组织
组
定
织
义
渗
碳
体
铁与碳所形成的金属化合物 复杂斜方晶格 Fe3C（Cementite） 6.69% 硬而脆 晶体结构
晶格类型 代 号
碳的质量分数 性能特点
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第三章 铁碳合金相图
一、铁碳合金的基本组织
0.77%＜ wC ≤2.11%
2.11%＜ wC ＜4.3% w 2.11% ＜ wC＜6.69% C =4.3% 4.3%＜ wC＜6.69%
Ld′
Ld′ + Fe3CⅠ
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1、亚共析钢结晶过程
温 度 L 1 ● （
●
1
L+A
）
2
●
A
温 度 （ ） 3●
2
●
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●
ωc
●
6.69%
●
QP
QFe3CⅡ
6.69c QP 100% 6.690.77 c 0.77 QFe C 1 QP 100% 6.690.77
3
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四、碳对钢的力学性能的影响
从右图中可以看出： ωc↑→HB↑、δ↓、ψ↓、αk↓ 当ωc＜0.9%时， ωc ↑→σb↑ 当ωc＞ 0.9%时，ωc ↑→σb↓ 在亚共析钢中： ωc ↑→ P% ↑ ，F% ↓ ，故强度、硬度提高， 塑性、韧性下降。但在过共析钢中，渗碳体沿原奥氏体晶界呈网 状分布，削弱了各晶粒间的结合力，从而降低了钢的强度并增加 了脆性。因此， ωc ＞0.9%的钢，其硬度虽然继续增加，但强度 却明显下降。特别是在白口铸铁中渗碳体作为基体存在时，其塑 性和韧性大大下降。因此白口铸铁具有很高的脆性。
Ld（Ledeburite）
平均4.3% 硬而脆
碳的质量分数 性能特点
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二、铁碳合金相图分析
1、点的含义
A：纯铁的熔点，1538 ℃
G：α-Fe与γ-Fe的同素异 构转变点，912 ℃ S：共析点，727 ℃
A●
●
温 度 （ ）
D F
E S
●
●
1148℃
C ●
●
c 0.0218
100%
ωc≈0.77%×QP
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2、共析钢结晶过程
温 度 （ ℃ ）
L 1 ● L+A ●2 A A
3
●
●
1 2
温 度 （ ） 3′
●
℃
●
●
3
P P
时间
0 0.02 0.77 2.11 4.3 6.69
ωc，%
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三、典型铁碳合金结晶过程分析
分 类 碳的质量分数 wC ＜0.0218% 0.0218%≤ wC ＜0.77% 0.0218% wC ≤2.11% wC ＜ =0.77% 室温组织 F或F+Fe3CⅢ P+F P P+ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ +Ld′ 工业纯铁 亚共析钢 钢 共析钢 过共析钢 白 亚共晶白口铸铁 口 共晶白口铸铁 铸 铁 过共晶白口铸铁
共晶反应：在一定温度条件下,由一定成
分的液相同时析出两种不同固相的反应
L
A
1148℃ 4.3%C
A+Fe3C Ld
液相线
温 度 （ ℃ ） G S P Q 0 0.02 0.77 C E
D F
共析反应：在一定温
度条件下，由一定成分 的固相同时析出两种不 同固相的反应
碳在奥氏体中溶 解度线，Acm线 共析线，A1线
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第三章 铁碳合金相图
一、铁碳合金的基本组织
组
定
织
义
奥
氏
体
碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体 面心立方晶格 A（Austenite） 727℃时为0.77%； 1148℃时为2.11% 强度、硬度不高；但塑性优良（ δ=40～50%）
晶格类型 代 号
碳的质量分数 性能特点
E：碳在奥氏体中的最大溶 G● 解度点，1148 ℃ C：共晶点，1148 ℃ D：渗碳体的熔点
P：碳在铁素体中的最大溶 0 0.02 解度点，727 ℃ Q：铁素体在室温下的含碳量点
℃
P
Q●
●
727℃
●
K
0.77
2.11
4.3
6.69
ωc，%
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2、线的含义
奥 氏 体 冷 却 时 析 出 铁 素 体 开 始 线 ， A3 线
第三章 铁碳合金相图
一、铁碳合金的基本组织
组
定
织
义
铁
素
体
碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体 体心立方晶格 F（Ferrite） 室温下为0.0008%；727℃时为0.0218% 与纯铁相似。其特征是强度、硬度低，塑性、韧 性好，如σb≈250MPa、δ=45～50%、80HBS
晶格类型 代 号
碳的质量分数 性能特点
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