二元合金相图分析实例PPT课件
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下图。γ是顺磁性
（ paramagnetism ） ， 具 有 fcc 结 构 。 晶粒呈平直多边形。
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碳在γ－Fe晶格中的位置
2020/11/10
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奥氏体的显微组织
2020/11/10
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2.Fe—C合金中的基本相 －C
(5)铁素体（ferrite）
铁素体（α或F）是C溶于α－Fe形成的 间隙固溶体称为铁素体（ferrite）。C原 子 溶 于 八 面 体 间 隙 。 单 相 α 相 在 GPQ 以 左部分。铁素体的含碳量非常低，在 727℃ 时 C 在 α － Fe 中 最 大 溶 解 量 为 0.0218%， 室 温下含 碳 仅为 0.005%， 所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50-80) 低，塑性(延伸率δ为30%~50%)高。铁 素体的显微组织与工业纯铁相同。晶粒 常呈多边形。是铁磁性，具有bcc结构。
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1538 1495 1394
Fe
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1.Fe—C合金中的组元
Fe-Fe3C相图
铁碳合金中 组元： 纯铁(Fe)和 渗碳体（Fe3C）
2020/11/10
Fe3C
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(1) 纯铁（Fe）
▪ 纯铁（pure iron） WFe > 99.8%，原子序数 26 ， 原 子 相 对 质 量 55.85 ， 纯 铁 的 熔 点 1538℃，汽化点2738℃，密度7.87g/㎝³。
1148°C 时 最 多 可 以 溶 解 2.11% 的 碳 ， 到727°C时含碳量降到0.8%。碳原子
存在于面心立方晶格中正八面体的中心，
单 相 γ 区 存 在 于 NJBESGN 区 域 内
（ 727---1459℃ ） 。 奥 氏 体 的 硬 度 (HB170-220)较低，塑性(延伸率δ为 40%-50%) 高 。 奥 氏 体 的 显 微 组 织 见
7.3.8 二元合金相图分析实例
重点：铁碳相图
2020/11/10
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7.3.8 二元合金相图分析实例
▪ Fe—C合金的组织和性能 ▪ Al2O3—SiO2系的组织和性能 ▪ Cu—Zn合金相图 ▪ Cu—Sn合金 ▪ 其他例子
2020/11/10
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一. Fe—C合金的组织和性能 ▪ 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材
▪ 纯 铁 固 态 下 具 有 同 素 异 构 转 变 （ allotropic transformation）：912°C以下为体心立方 (bcc)晶体结构，912°C到1394°C之间为面 心立方(fcc)结构, 1394°C到熔点之间为体心 立方(bcc)结构。
▪ 纯铁具有磁性转变（770/768℃磁性转变、 magnetic transformation）。纯铁的强度 低，塑性好(软)，很少用于结构材料。主要利 用铁磁性（ferromagnetism）。
(3)渗碳体（cementite） 前面 已讨论过.
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2.Fe—C合金中的基本相 －B
（4） 奥氏体（austenite）
2020/11/10
奥氏体(γ或A)是C溶解于γ—Fe形成的
间隙固溶体称为奥氏体（austenite）。
γ具有fcc结构。具有面心立方晶体结构
的奥氏体可以溶解较多的碳，
(1)液相(L) Fe与C在高温下形成的液体 溶液。(ABCD线以上)
(2)δ相[高温铁素体（high temperature ferrite）] C在δ－Fe的间隙固溶体。在 1495℃时最大溶解量可达 0.09%，为bcc结构，也称高 温铁素体（high temperature ferrite）。
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纯铁的同素异构转变
2020/11/10
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纯铁的冷却曲线及晶体结构变化
2020/11/10
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纯铁的显微组织
2020/11/10
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(2) 渗碳体(Fe3C)－A
▪ 渗碳体（cementite）是Fe—C合 金中碳以化合物(Fe3C)形式出现的。 它具有复杂的晶格。Fe3C是由C原 子构成的一个斜方晶格， C原子周 围 有 六 个 Fe 原 子 ， 构 成 一 个 八 面 体 ， 而 每 个 Fe 原 子 属 于 两 个 八 面 体共有，Fe:C=3:1。 ▪ Fe3C熔点为1227℃，Fe3C是一种亚稳化合物，在一定条件 下，渗碳体可以分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C→3Fe + C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意义。所以 Fe—Fe3C相图又叫介稳定系相图，Fe－C相图又叫稳定系相 图，若把Fe—Fe3C相图与Fe－C相图画在同一图上，称为 Fe－C合金双重相图，如图7.50。两相图各有不同适用范围。
状。渗碳体硬而脆(HB800)，塑性极低，延伸率接 近于0。它是钢铁材料中的主要强化相。Fe3C中碳 和Fe可以被其它元素替代形成以Fe3C为基的固溶体。 Fe被Cr、Mn等原子金属置换，形成以Fe3C为基的 固溶体，称为合金渗碳体。
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2. Fe—C合金中的基本相 －A
在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件(成分，温度)下，可 有六个基本相： L相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、石墨（C）
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
渗碳体的晶格
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Fe-Fe3C双重相图－1
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Fe-Fe3C双重相图－2
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(2) 渗碳体(Fe3C)-B
▪ Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表示这个
临界点。 ▪ Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条
料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基 本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合 金（alloys of the iron－carbon system）。因此， 学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问 题是非常重要的。 ▪ 铁碳相图(如图7.50)是一个较复杂的二元合金相图， 它概括了钢铁材料的成分、温度与组织之间的关系。 在FF物ee铁是23CC碳硬-、F合脆eF2e金C相C,中。，F，e所后2FC以面e-与F，三eCCF部可e和-分以CF相e相形C图图-成C实可一四际以系个上列划部没化分分合有成。物应由Fe：用于-FF价化ee33值合CC,、 （工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此， 通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。
（ paramagnetism ） ， 具 有 fcc 结 构 。 晶粒呈平直多边形。
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碳在γ－Fe晶格中的位置
2020/11/10
17
奥氏体的显微组织
2020/11/10
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2.Fe—C合金中的基本相 －C
(5)铁素体（ferrite）
铁素体（α或F）是C溶于α－Fe形成的 间隙固溶体称为铁素体（ferrite）。C原 子 溶 于 八 面 体 间 隙 。 单 相 α 相 在 GPQ 以 左部分。铁素体的含碳量非常低，在 727℃ 时 C 在 α － Fe 中 最 大 溶 解 量 为 0.0218%， 室 温下含 碳 仅为 0.005%， 所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50-80) 低，塑性(延伸率δ为30%~50%)高。铁 素体的显微组织与工业纯铁相同。晶粒 常呈多边形。是铁磁性，具有bcc结构。
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1538 1495 1394
Fe
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1.Fe—C合金中的组元
Fe-Fe3C相图
铁碳合金中 组元： 纯铁(Fe)和 渗碳体（Fe3C）
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Fe3C
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(1) 纯铁（Fe）
▪ 纯铁（pure iron） WFe > 99.8%，原子序数 26 ， 原 子 相 对 质 量 55.85 ， 纯 铁 的 熔 点 1538℃，汽化点2738℃，密度7.87g/㎝³。
1148°C 时 最 多 可 以 溶 解 2.11% 的 碳 ， 到727°C时含碳量降到0.8%。碳原子
存在于面心立方晶格中正八面体的中心，
单 相 γ 区 存 在 于 NJBESGN 区 域 内
（ 727---1459℃ ） 。 奥 氏 体 的 硬 度 (HB170-220)较低，塑性(延伸率δ为 40%-50%) 高 。 奥 氏 体 的 显 微 组 织 见
7.3.8 二元合金相图分析实例
重点：铁碳相图
2020/11/10
1
7.3.8 二元合金相图分析实例
▪ Fe—C合金的组织和性能 ▪ Al2O3—SiO2系的组织和性能 ▪ Cu—Zn合金相图 ▪ Cu—Sn合金 ▪ 其他例子
2020/11/10
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一. Fe—C合金的组织和性能 ▪ 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材
▪ 纯 铁 固 态 下 具 有 同 素 异 构 转 变 （ allotropic transformation）：912°C以下为体心立方 (bcc)晶体结构，912°C到1394°C之间为面 心立方(fcc)结构, 1394°C到熔点之间为体心 立方(bcc)结构。
▪ 纯铁具有磁性转变（770/768℃磁性转变、 magnetic transformation）。纯铁的强度 低，塑性好(软)，很少用于结构材料。主要利 用铁磁性（ferromagnetism）。
(3)渗碳体（cementite） 前面 已讨论过.
2020/11/10
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2.Fe—C合金中的基本相 －B
（4） 奥氏体（austenite）
2020/11/10
奥氏体(γ或A)是C溶解于γ—Fe形成的
间隙固溶体称为奥氏体（austenite）。
γ具有fcc结构。具有面心立方晶体结构
的奥氏体可以溶解较多的碳，
(1)液相(L) Fe与C在高温下形成的液体 溶液。(ABCD线以上)
(2)δ相[高温铁素体（high temperature ferrite）] C在δ－Fe的间隙固溶体。在 1495℃时最大溶解量可达 0.09%，为bcc结构，也称高 温铁素体（high temperature ferrite）。
2020/11/10
6
纯铁的同素异构转变
2020/11/10
7
纯铁的冷却曲线及晶体结构变化
2020/11/10
8
纯铁的显微组织
2020/11/10
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(2) 渗碳体(Fe3C)－A
▪ 渗碳体（cementite）是Fe—C合 金中碳以化合物(Fe3C)形式出现的。 它具有复杂的晶格。Fe3C是由C原 子构成的一个斜方晶格， C原子周 围 有 六 个 Fe 原 子 ， 构 成 一 个 八 面 体 ， 而 每 个 Fe 原 子 属 于 两 个 八 面 体共有，Fe:C=3:1。 ▪ Fe3C熔点为1227℃，Fe3C是一种亚稳化合物，在一定条件 下，渗碳体可以分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C→3Fe + C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意义。所以 Fe—Fe3C相图又叫介稳定系相图，Fe－C相图又叫稳定系相 图，若把Fe—Fe3C相图与Fe－C相图画在同一图上，称为 Fe－C合金双重相图，如图7.50。两相图各有不同适用范围。
状。渗碳体硬而脆(HB800)，塑性极低，延伸率接 近于0。它是钢铁材料中的主要强化相。Fe3C中碳 和Fe可以被其它元素替代形成以Fe3C为基的固溶体。 Fe被Cr、Mn等原子金属置换，形成以Fe3C为基的 固溶体，称为合金渗碳体。
2020/11/10
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2. Fe—C合金中的基本相 －A
在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件(成分，温度)下，可 有六个基本相： L相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、石墨（C）
2020/11/10
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渗碳体的晶格
2020/11/10
11
Fe-Fe3C双重相图－1
2020/11/10
12
Fe-Fe3C双重相图－2
2020/11/10
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(2) 渗碳体(Fe3C)-B
▪ Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表示这个
临界点。 ▪ Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条
料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基 本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合 金（alloys of the iron－carbon system）。因此， 学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问 题是非常重要的。 ▪ 铁碳相图(如图7.50)是一个较复杂的二元合金相图， 它概括了钢铁材料的成分、温度与组织之间的关系。 在FF物ee铁是23CC碳硬-、F合脆eF2e金C相C,中。，F，e所后2FC以面e-与F，三eCCF部可e和-分以CF相e相形C图图-成C实可一四际以系个上列划部没化分分合有成。物应由Fe：用于-FF价化ee33值合CC,、 （工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此， 通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。