第04章 铁碳合金
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共析转变线PSK：727摄氏度，C%=0.77%。
A0.77
F0.0218+Fe3C， P（珠光体）
珠光体的强度较高, 塑性、韧性和和硬度介于渗碳体和铁素 体之间, 其机械性能如下： 抗拉强度极限 σb 770 Mpa 延伸率δ 20%～35% 硬度 180 HB
２、 Fe-Fe3C相图中重要的线
在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点：
① Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态, 如含有其它元素, 相图将发生变化。 ② Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状 态, 若冷却或加热速度较快时, 其组织转变就不能只用相 图来分析了。
1.根据Fe—Fe3C平衡状态图，确定下列钢在 给定温度时的组织：
一、碳钢的成分和分类 1、碳钢的成分
实际使用的碳钢，除铁、碳两个主要元素之外，还含有少量 Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的杂质元素。它们对钢材 性能和质量影响很大，必须严格控制在牌号规定的范围之内。
2Fra Baidu bibliotek碳钢的分类
碳钢中的杂质存在形式 1．锰：锰是有益元素。
① 锰原子溶于α-Fe中形成置换固溶体。
请指出这些铁碳合金在下面相图中的成分位置。
1、工业纯铁[w(C) ≤0.0218%]平衡结晶过程
2. 共析钢 [w(C) = 0.77%]平衡结晶过程
其中铁素体和渗碳体的含量可以用杠杆定律进行计 算： WFe3C = PS/PK = (0.77-0.0218)/(6.69-0.0218) = 11.3% WF = 1- WFe3C = 88.7%。
一、含碳量与铁碳合金机械性能的关系
硬度随含碳量 增加而增加。 强度度随含碳 量增加而增加
（到约0 .8wt%c达
到峰值）。塑性
和韧性随含碳 量增加而下降 。
二、 Fe- Fe3C相图的应用 1. 在钢铁材料选用方面的应用
建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料, 选用碳含量 较低的钢材。 机械零件需要强度、塑性及韧性都较好的材料, 应选用碳含 量适中的中碳钢。 工具要用硬度高和耐磨性好的材料, 则选碳含量高的钢种。 纯铁的强度低, 不宜用做结构材料, 但由于其导磁率高, 矫 顽力低, 可作软磁材料使用, 例如做电磁铁的铁芯等。 白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但 其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、 形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨 机的磨球等。
１、 重要的点 C点为共晶点
共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混 和物, 称莱氏体, 以符号 Le表示。 共晶转变线ECF：1148摄氏度，C%=4.3%。
L4.3 体），
A2.11+Fe3C（共晶渗碳
Le4.3 高温莱氏体 Le，Ld
S点为共析点 共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共 析混合物, 称珠光体, 以符号P表示。
第四节 碳钢
金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合 金分为两大类：
黑色金属
金）；
铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合 包括黑色金属以外的所有金属及其合
有色金属
金。
在铁碳合金中，碳质量分数小于2.11%的合金称为钢。 常用碳钢的碳质量分数一般都小于1.3%，其强度和韧 性均较好，工程性能比较优越。
3. 在热锻、热轧工艺方面的应用
钢处于奥氏体状态时强度较低, 塑性较好, 因此锻 造或轧制选在单相奥氏体区进行。一般始锻、始轧温度 控制在固相线以下100 ℃～200 ℃范围内。一般始锻温 度为1150 ℃～1250 ℃, 终锻温度为750 ℃～850 ℃。
4. 在热处理工艺方面的应用
Fe- Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义 。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依 据Fe- Fe3C相图确定的。这将在热处理一节中详细阐述。
第一节
铁碳合金系相图
一、Fe-Fe3C相图的组元和基本相 1.组元
纯铁熔点为1538℃，具有同素异构转 变，δ -Fe(bcc) --1394℃--γ-Fe(fcc)--912℃--a -Fe(bcc) (同素异构转变) 。 性能特点是强度低、硬度低、塑性好。 抗拉强度 σb 180 MPa～230 Mpa 延伸率 δ 30%～50%
水平线ECF为共晶反应线
PQ线
是碳在F中固溶线。
３、 Fe-Fe3C相图中重要的面
五个单相区(α,γ,δ ,液相L，及Fe3C）和七个两相 区；
第二节 碳钢平衡 结晶过程及组织
碳钢是指含有0.02％～2.11％C的铁碳合金。 铸铁是指含大于2.11％C的铁碳合金。 按钢中含碳量的不同， 碳钢又分为亚共析钢(含有0.02％～0.77％C)， 共析钢(含有0.77％C) 过共析钢(含有0.77％～2.11％C); 铸铁又分为亚共晶白口铁(含有2.11％～4.3％C) 共晶白口铁(含有4.3％C) 过共晶白口铁(含有4.3％～6.69％C)
② 锰原子溶于渗碳体中形成合金渗碳体。 ③ 锰作为常存元素时，一般Mn＜0.8%。
2．硅 硅作为脱氧剂加入钢中。如： FeO+Si→Fe+SiO2 ① 硅溶于α-Fe中有一定强化作用。 ② 作为常存元素时，Si＜0.5%。
3．硫： 硫是有害元素。 ① 硫在钢中以FeS形式存在，使钢变 脆。 ② FeS和Fe能形成低熔点的共晶体， 当钢进行轧制时，共晶体融化，钢材变脆，
纯铁 :
渗碳体 Fe3C ：
（
Cm）
具有复杂的斜方结构，属于硬脆相。 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 它的数量、形状、分布对钢的性能影响很大， 是钢中的主要强化相。含碳量6.69% 抗拉强度极限 σb 延伸率δ 30 Mpa 0
硬度
800 HB
2. 基本相 （除液相外） 铁素体 ：碳固溶于体心立方晶格的α-Fe中形成
温度 含碳量 ℃ 770 0.2％ 0.8％ 680 组织 温度℃ 组织 900 770 温度℃ 20 20 组织
1.2％
700
740
20
2．分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程 和室温组织。 3．试求碳含量为1.2％的钢，室温下的相组成物和组 织组成物的相对重量，并画出其在室温下的显微组织 示意图。 4．什么是共晶转变和共析转变？计算珠光体在共析 温度和莱氏体在共晶温度时的相组分的相对量。
2. 在铸造工艺方面的应用
根据Fe- Fe3C相图可以确定合金的浇注温度。浇注 温度一般在液相线以上50 ℃～100 ℃。从相图上可看 出, 纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好, 它们的凝固 温度区间最小, 因而流动性好, 分散缩孔少, 可以获得 致密的铸件, 所以铸铁在生产上总是选在共晶成分附近 。
的间隙固溶体，用α或者F表示。 碳在其中的固溶度很小，最大溶解度是727℃时的 0.0218%，因此α相区在相图中区域很小。
因为F与纯铁机性相近，强度、硬度低，而塑性好，也有 磁性转变（770℃）。
奥氏体 ：碳固溶于面心立方晶格的γ-Fe中形成的 间隙固溶体，用γ或者A表示。
碳在其中的固溶度较大，最大溶解度是1148℃时的2.11%， 因此γ相区在相图中区域较大。
第四章 铁碳合金
工程材料中又以钢铁（铁碳合金）材料应用最广。钢铁中 含碳量其室温平衡组织和性能有巨大影响。 由于铁碳合金是应用最广的工程材料，下面将学习Fe-C 相图。Fe-C相图很复杂，但实用的部分只0～6.69%C(重量百分 比)的部分，如图所示。其中右端（6.69%C）是属化合物Fe3C。 这段相图称为Fe-Fe3C相图，由三个基本类型的相图组成 ： 1.包晶相图部分 （区域很小，且无实际意义，通常忽略其作 用）； 2.共晶相图部分 ； 3.共析相图部分
常用优质碳素结构钢： 08F 塑性好，可制造冷冲压零件； 10、20钢 冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接
件，经过热处理（如渗碳）也可以制造轴、销等零件； 35、40、45、50钢 经热处理后，可获得良好的综合机械 性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件；
优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理
常用碳素结构钢：
建筑构件
钢板、钢筋
钢桥梁
螺钉、铆钉
二、优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表 示。 例如，钢号“20”即表示碳质量分数为0.20%（万分之二十）的 优质碳素结构钢。 若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、 45Mn等。 优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件。
A的硬度较低，但塑性、韧性好，适于压力加工。
渗碳体 （Fe3C）：
的一类重要的基本相。
它既可作为组元，也是钢中
Fe3C是亚稳定相，这对铸铁组织有重要意义，且有些合金元 素Mn、Cn可置换Fe原子，对合金钢有意义。
高 温 铁 素 体
奥氏体
铁 素 体
渗 碳 体
钢中的基本相
。
二、铁碳相图分析
点的符号 A B C D E F G H K P S 温度℃ 1538 1495 1148 1227 1148 1148 912 1495 727 727 727 含碳量% 0.00 0.53 4.30 6.69 2.11 6.69 0.00 0.09 6.69 0.0218 0.77 说明 纯铁的熔点 包晶反应时液态合金的浓度 共晶点，LcA+Fe3C 渗碳体熔点 碳在-Fe 中的最大溶解度 渗碳体 -Fe-Fe 同素异构转变点 碳在-Fe 中的最大溶解度 渗碳体 碳在-Fe 中的最大溶解度 共析点
碳质量分数在 2.11%～6.69%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均 发生共晶反应。 水平线PSK为共析反应线 碳质量分数为 0.0218%～6.69%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发 生共析反应。PSK线亦称A1线。 GS线 是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线 , 通常称A3线。 ES线 是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线。
在S点发生共析反应： γ → （α +Fe3C）
3. 亚共析钢 [0.0218%<w(C) <0.77%]平衡结晶过 程
铁素体+珠光体
1
2
2.亚共析钢在平衡条件下的 固态相变及组织 以合金II为例，1点以上 为奥氏体 。当奥氏体冷到1 点温度时，开始析出铁素体 。 由于析出了含碳量极低的铁 素体，使未转变的奥氏体含 碳量增加。 随着温度的下降， 奥氏体的含碳量沿GS 线变化， 铁素体的含碳量沿GP 线变化。 当合金冷却到2点（共析线上） 时，剩余奥氏体的含碳量达 到共析浓度，在恒温下发生 共析转变，生成珠光体 。因 此，亚共析钢室温下平衡组 织由铁素体和珠光体构成 , 其中铁素体和珠光体的比例 取决于钢的含碳量, 钢的含 碳量越高，珠光体所占的比 例越大。 2点及2点以下
此现象称为热脆性。
③ 钢中的含硫量应严格控制。
4．磷： 磷是有害元素。 ① 磷会使钢的脆性转化温度升高而导 致塑性、韧性下降，此现象称为冷脆性。 硬度显著增加。
② 磷在钢中溶于铁素体也使钢的强度、 ③ 钢中的含磷量应严格控制。
二、碳钢的牌号及用途 1、碳素结构钢
牌号用Q+数字表示，其中“Q”为屈 服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度的数值。 例如，Q275表示屈服强度为275MPa。若牌号后面标注字母A、B 、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷含量不同。其中A 级钢含硫、磷量最高，D级钢含硫、磷量最低，即A、B、C、D表 示钢材质量依次提高。 Q195、Q215、Q235A、Q235B 塑性较好，有一定的强度，通 常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于做桥梁、建筑物等构件 ，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉等。 Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。 这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。但对某些零 件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能 。
合金II
4. 过共析钢[0.77%<w(C) ≤2.11%]平衡结晶过程
T12钢的室温平衡组织
珠光体+二次渗碳
1
2
5、共晶白口铸铁（4.3%C）结晶过程分析
6、亚共晶白口铸铁（2.11%-4.30%C）的结晶过程 分析
7、过共晶白口铸铁(4.30%-6.69%C)的结晶过程分 析
第三节 铁碳合金的成分—组织—性能关 系
A0.77
F0.0218+Fe3C， P（珠光体）
珠光体的强度较高, 塑性、韧性和和硬度介于渗碳体和铁素 体之间, 其机械性能如下： 抗拉强度极限 σb 770 Mpa 延伸率δ 20%～35% 硬度 180 HB
２、 Fe-Fe3C相图中重要的线
在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点：
① Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态, 如含有其它元素, 相图将发生变化。 ② Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状 态, 若冷却或加热速度较快时, 其组织转变就不能只用相 图来分析了。
1.根据Fe—Fe3C平衡状态图，确定下列钢在 给定温度时的组织：
一、碳钢的成分和分类 1、碳钢的成分
实际使用的碳钢，除铁、碳两个主要元素之外，还含有少量 Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的杂质元素。它们对钢材 性能和质量影响很大，必须严格控制在牌号规定的范围之内。
2Fra Baidu bibliotek碳钢的分类
碳钢中的杂质存在形式 1．锰：锰是有益元素。
① 锰原子溶于α-Fe中形成置换固溶体。
请指出这些铁碳合金在下面相图中的成分位置。
1、工业纯铁[w(C) ≤0.0218%]平衡结晶过程
2. 共析钢 [w(C) = 0.77%]平衡结晶过程
其中铁素体和渗碳体的含量可以用杠杆定律进行计 算： WFe3C = PS/PK = (0.77-0.0218)/(6.69-0.0218) = 11.3% WF = 1- WFe3C = 88.7%。
一、含碳量与铁碳合金机械性能的关系
硬度随含碳量 增加而增加。 强度度随含碳 量增加而增加
（到约0 .8wt%c达
到峰值）。塑性
和韧性随含碳 量增加而下降 。
二、 Fe- Fe3C相图的应用 1. 在钢铁材料选用方面的应用
建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料, 选用碳含量 较低的钢材。 机械零件需要强度、塑性及韧性都较好的材料, 应选用碳含 量适中的中碳钢。 工具要用硬度高和耐磨性好的材料, 则选碳含量高的钢种。 纯铁的强度低, 不宜用做结构材料, 但由于其导磁率高, 矫 顽力低, 可作软磁材料使用, 例如做电磁铁的铁芯等。 白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但 其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、 形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨 机的磨球等。
１、 重要的点 C点为共晶点
共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混 和物, 称莱氏体, 以符号 Le表示。 共晶转变线ECF：1148摄氏度，C%=4.3%。
L4.3 体），
A2.11+Fe3C（共晶渗碳
Le4.3 高温莱氏体 Le，Ld
S点为共析点 共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共 析混合物, 称珠光体, 以符号P表示。
第四节 碳钢
金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合 金分为两大类：
黑色金属
金）；
铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合 包括黑色金属以外的所有金属及其合
有色金属
金。
在铁碳合金中，碳质量分数小于2.11%的合金称为钢。 常用碳钢的碳质量分数一般都小于1.3%，其强度和韧 性均较好，工程性能比较优越。
3. 在热锻、热轧工艺方面的应用
钢处于奥氏体状态时强度较低, 塑性较好, 因此锻 造或轧制选在单相奥氏体区进行。一般始锻、始轧温度 控制在固相线以下100 ℃～200 ℃范围内。一般始锻温 度为1150 ℃～1250 ℃, 终锻温度为750 ℃～850 ℃。
4. 在热处理工艺方面的应用
Fe- Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义 。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依 据Fe- Fe3C相图确定的。这将在热处理一节中详细阐述。
第一节
铁碳合金系相图
一、Fe-Fe3C相图的组元和基本相 1.组元
纯铁熔点为1538℃，具有同素异构转 变，δ -Fe(bcc) --1394℃--γ-Fe(fcc)--912℃--a -Fe(bcc) (同素异构转变) 。 性能特点是强度低、硬度低、塑性好。 抗拉强度 σb 180 MPa～230 Mpa 延伸率 δ 30%～50%
水平线ECF为共晶反应线
PQ线
是碳在F中固溶线。
３、 Fe-Fe3C相图中重要的面
五个单相区(α,γ,δ ,液相L，及Fe3C）和七个两相 区；
第二节 碳钢平衡 结晶过程及组织
碳钢是指含有0.02％～2.11％C的铁碳合金。 铸铁是指含大于2.11％C的铁碳合金。 按钢中含碳量的不同， 碳钢又分为亚共析钢(含有0.02％～0.77％C)， 共析钢(含有0.77％C) 过共析钢(含有0.77％～2.11％C); 铸铁又分为亚共晶白口铁(含有2.11％～4.3％C) 共晶白口铁(含有4.3％C) 过共晶白口铁(含有4.3％～6.69％C)
② 锰原子溶于渗碳体中形成合金渗碳体。 ③ 锰作为常存元素时，一般Mn＜0.8%。
2．硅 硅作为脱氧剂加入钢中。如： FeO+Si→Fe+SiO2 ① 硅溶于α-Fe中有一定强化作用。 ② 作为常存元素时，Si＜0.5%。
3．硫： 硫是有害元素。 ① 硫在钢中以FeS形式存在，使钢变 脆。 ② FeS和Fe能形成低熔点的共晶体， 当钢进行轧制时，共晶体融化，钢材变脆，
纯铁 :
渗碳体 Fe3C ：
（
Cm）
具有复杂的斜方结构，属于硬脆相。 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 它的数量、形状、分布对钢的性能影响很大， 是钢中的主要强化相。含碳量6.69% 抗拉强度极限 σb 延伸率δ 30 Mpa 0
硬度
800 HB
2. 基本相 （除液相外） 铁素体 ：碳固溶于体心立方晶格的α-Fe中形成
温度 含碳量 ℃ 770 0.2％ 0.8％ 680 组织 温度℃ 组织 900 770 温度℃ 20 20 组织
1.2％
700
740
20
2．分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程 和室温组织。 3．试求碳含量为1.2％的钢，室温下的相组成物和组 织组成物的相对重量，并画出其在室温下的显微组织 示意图。 4．什么是共晶转变和共析转变？计算珠光体在共析 温度和莱氏体在共晶温度时的相组分的相对量。
2. 在铸造工艺方面的应用
根据Fe- Fe3C相图可以确定合金的浇注温度。浇注 温度一般在液相线以上50 ℃～100 ℃。从相图上可看 出, 纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好, 它们的凝固 温度区间最小, 因而流动性好, 分散缩孔少, 可以获得 致密的铸件, 所以铸铁在生产上总是选在共晶成分附近 。
的间隙固溶体，用α或者F表示。 碳在其中的固溶度很小，最大溶解度是727℃时的 0.0218%，因此α相区在相图中区域很小。
因为F与纯铁机性相近，强度、硬度低，而塑性好，也有 磁性转变（770℃）。
奥氏体 ：碳固溶于面心立方晶格的γ-Fe中形成的 间隙固溶体，用γ或者A表示。
碳在其中的固溶度较大，最大溶解度是1148℃时的2.11%， 因此γ相区在相图中区域较大。
第四章 铁碳合金
工程材料中又以钢铁（铁碳合金）材料应用最广。钢铁中 含碳量其室温平衡组织和性能有巨大影响。 由于铁碳合金是应用最广的工程材料，下面将学习Fe-C 相图。Fe-C相图很复杂，但实用的部分只0～6.69%C(重量百分 比)的部分，如图所示。其中右端（6.69%C）是属化合物Fe3C。 这段相图称为Fe-Fe3C相图，由三个基本类型的相图组成 ： 1.包晶相图部分 （区域很小，且无实际意义，通常忽略其作 用）； 2.共晶相图部分 ； 3.共析相图部分
常用优质碳素结构钢： 08F 塑性好，可制造冷冲压零件； 10、20钢 冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接
件，经过热处理（如渗碳）也可以制造轴、销等零件； 35、40、45、50钢 经热处理后，可获得良好的综合机械 性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件；
优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理
常用碳素结构钢：
建筑构件
钢板、钢筋
钢桥梁
螺钉、铆钉
二、优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表 示。 例如，钢号“20”即表示碳质量分数为0.20%（万分之二十）的 优质碳素结构钢。 若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、 45Mn等。 优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件。
A的硬度较低，但塑性、韧性好，适于压力加工。
渗碳体 （Fe3C）：
的一类重要的基本相。
它既可作为组元，也是钢中
Fe3C是亚稳定相，这对铸铁组织有重要意义，且有些合金元 素Mn、Cn可置换Fe原子，对合金钢有意义。
高 温 铁 素 体
奥氏体
铁 素 体
渗 碳 体
钢中的基本相
。
二、铁碳相图分析
点的符号 A B C D E F G H K P S 温度℃ 1538 1495 1148 1227 1148 1148 912 1495 727 727 727 含碳量% 0.00 0.53 4.30 6.69 2.11 6.69 0.00 0.09 6.69 0.0218 0.77 说明 纯铁的熔点 包晶反应时液态合金的浓度 共晶点，LcA+Fe3C 渗碳体熔点 碳在-Fe 中的最大溶解度 渗碳体 -Fe-Fe 同素异构转变点 碳在-Fe 中的最大溶解度 渗碳体 碳在-Fe 中的最大溶解度 共析点
碳质量分数在 2.11%～6.69%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均 发生共晶反应。 水平线PSK为共析反应线 碳质量分数为 0.0218%～6.69%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发 生共析反应。PSK线亦称A1线。 GS线 是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线 , 通常称A3线。 ES线 是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线。
在S点发生共析反应： γ → （α +Fe3C）
3. 亚共析钢 [0.0218%<w(C) <0.77%]平衡结晶过 程
铁素体+珠光体
1
2
2.亚共析钢在平衡条件下的 固态相变及组织 以合金II为例，1点以上 为奥氏体 。当奥氏体冷到1 点温度时，开始析出铁素体 。 由于析出了含碳量极低的铁 素体，使未转变的奥氏体含 碳量增加。 随着温度的下降， 奥氏体的含碳量沿GS 线变化， 铁素体的含碳量沿GP 线变化。 当合金冷却到2点（共析线上） 时，剩余奥氏体的含碳量达 到共析浓度，在恒温下发生 共析转变，生成珠光体 。因 此，亚共析钢室温下平衡组 织由铁素体和珠光体构成 , 其中铁素体和珠光体的比例 取决于钢的含碳量, 钢的含 碳量越高，珠光体所占的比 例越大。 2点及2点以下
此现象称为热脆性。
③ 钢中的含硫量应严格控制。
4．磷： 磷是有害元素。 ① 磷会使钢的脆性转化温度升高而导 致塑性、韧性下降，此现象称为冷脆性。 硬度显著增加。
② 磷在钢中溶于铁素体也使钢的强度、 ③ 钢中的含磷量应严格控制。
二、碳钢的牌号及用途 1、碳素结构钢
牌号用Q+数字表示，其中“Q”为屈 服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度的数值。 例如，Q275表示屈服强度为275MPa。若牌号后面标注字母A、B 、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷含量不同。其中A 级钢含硫、磷量最高，D级钢含硫、磷量最低，即A、B、C、D表 示钢材质量依次提高。 Q195、Q215、Q235A、Q235B 塑性较好，有一定的强度，通 常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于做桥梁、建筑物等构件 ，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉等。 Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。 这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。但对某些零 件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能 。
合金II
4. 过共析钢[0.77%<w(C) ≤2.11%]平衡结晶过程
T12钢的室温平衡组织
珠光体+二次渗碳
1
2
5、共晶白口铸铁（4.3%C）结晶过程分析
6、亚共晶白口铸铁（2.11%-4.30%C）的结晶过程 分析
7、过共晶白口铸铁(4.30%-6.69%C)的结晶过程分 析
第三节 铁碳合金的成分—组织—性能关 系