金属材料与热加工工艺课件
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
第三章 铁碳合金相图
第一节 铁碳合金的组元及基本相 第二节 Fe-Fe3C
第三节 含碳量对碳钢组织与性能的影响
西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engi第三章 铁碳合金相图
Cu-Ni合金相图的建立过程
西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
⒉ 特征线
⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECF
⑵ 三条水平线：
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
二、铁碳合金中的基本相
铁碳合金中的组元：Fe、C
L相：液态下无限互溶、成分均匀
Fe和C
固溶体相：C溶于Fe中形成 F、A等
金属化合物相：Fe与C化合形成Fe3C
铁碳合金中的相：液相L、 α 、γ和 δ固溶体、 Fe3C金属化合物
在铁碳合金中碳既可溶入α – Fe、γ-Fe ，也可以 溶入δ-Fe ，形成不同的固溶体。
第 二 节 铁碳合金状态图
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
F西e 安理工大学材料F科e3C学与工Fe程2C学院
FeC
schoCo%l o(aftm%a)te→rial
第一节 铁碳合金的组元及基本相
一、纯铁及其同素异构转变 (重结晶) 磁性转变：
770 °C以上无磁性 770 °C以下有磁性
纯铁的力学性能 特点：强度、硬 度低，塑性、韧 性好，一般不用 于结构件。
δ - Fe 1394 °γ C- Fe
912 °αC- Fe
bcc
fcc
bcc
西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
塑性好，钢材热加工都在 区进行。
面心立方结构
奥氏体 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
3、渗碳体（Fe3C） 定义：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化
相，高温下可分解， Fe3C→3Fe+C(石墨) 。
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
Fe - Fe3C 相图
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Fe - Fe3C 相图
A T°
匀晶相图 L+A
共晶相图
L
D
E
A
G 共析相图
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )
特点：含碳量为6.69%，晶 格构造十分复杂。性能很 硬很脆，而塑性和韧性极 低，伸长率和冲击韧性几 乎为零，在钢中主要起强 化作用，不能单独应用。
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
(1)共晶点C 1148℃, 4.3%C 共晶成分 反应式： Lc→(AE+Fe3C) 共晶体，即高温莱氏体Ld ;
(2)共析点S 727℃ 0.77% C 共析成分 反应式: As → (Fp + Fe3C共析) 共析体，即珠光体;
(3)钢、铁分界点E（2.11%C）
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science
and
engineering
of
C
XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
一、Fe - Fe3C 相图的建立
1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢 地冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线 （时间、温度）；
2.从冷却曲线上 找出临界点，并 画到成分—温度 坐标中；
3.相同意义的点连 接起来。
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
1148℃
C
L+ Fe3CⅠ
F ( A+Fe3C )
Ld
Ld+Fe3CⅠ
A+Ld+Fe3CⅡ
727℃
K
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ Ld’+Fe3CⅠ
( P+Fe3C )
0.0218%C 0.77%C 2.11%C Fe
4.3%C
6.69%C Fe3C
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
1）铁素体 ➢碳溶于a-Fe中形成的间隙固溶体,以F或α表示；
➢铁素体的溶碳能力很低，为体心立方晶格；
➢铁素体的组织为多边形晶粒，其力学性能几乎与
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
二、铁碳合金状态图的分析
1. 特性点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
J
N
L+
G
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
体心立方结构
纯铁相同。
铁素体
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
2）奥氏体:
碳溶于 -Fe中的间隙固溶体；用A或 表示。
面心立方晶格，溶碳能力比铁素体大； 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、
第三章 铁碳合金相图
第一节 铁碳合金的组元及基本相 第二节 Fe-Fe3C
第三节 含碳量对碳钢组织与性能的影响
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西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engi第三章 铁碳合金相图
Cu-Ni合金相图的建立过程
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
⒉ 特征线
⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECF
⑵ 三条水平线：
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
二、铁碳合金中的基本相
铁碳合金中的组元：Fe、C
L相：液态下无限互溶、成分均匀
Fe和C
固溶体相：C溶于Fe中形成 F、A等
金属化合物相：Fe与C化合形成Fe3C
铁碳合金中的相：液相L、 α 、γ和 δ固溶体、 Fe3C金属化合物
在铁碳合金中碳既可溶入α – Fe、γ-Fe ，也可以 溶入δ-Fe ，形成不同的固溶体。
第 二 节 铁碳合金状态图
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
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FeC
schoCo%l o(aftm%a)te→rial
第一节 铁碳合金的组元及基本相
一、纯铁及其同素异构转变 (重结晶) 磁性转变：
770 °C以上无磁性 770 °C以下有磁性
纯铁的力学性能 特点：强度、硬 度低，塑性、韧 性好，一般不用 于结构件。
δ - Fe 1394 °γ C- Fe
912 °αC- Fe
bcc
fcc
bcc
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塑性好，钢材热加工都在 区进行。
面心立方结构
奥氏体 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
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3、渗碳体（Fe3C） 定义：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化
相，高温下可分解， Fe3C→3Fe+C(石墨) 。
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
Fe - Fe3C 相图
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Fe - Fe3C 相图
A T°
匀晶相图 L+A
共晶相图
L
D
E
A
G 共析相图
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )
特点：含碳量为6.69%，晶 格构造十分复杂。性能很 硬很脆，而塑性和韧性极 低，伸长率和冲击韧性几 乎为零，在钢中主要起强 化作用，不能单独应用。
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
(1)共晶点C 1148℃, 4.3%C 共晶成分 反应式： Lc→(AE+Fe3C) 共晶体，即高温莱氏体Ld ;
(2)共析点S 727℃ 0.77% C 共析成分 反应式: As → (Fp + Fe3C共析) 共析体，即珠光体;
(3)钢、铁分界点E（2.11%C）
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and
engineering
of
C
XAUT
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
一、Fe - Fe3C 相图的建立
1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢 地冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线 （时间、温度）；
2.从冷却曲线上 找出临界点，并 画到成分—温度 坐标中；
3.相同意义的点连 接起来。
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
1148℃
C
L+ Fe3CⅠ
F ( A+Fe3C )
Ld
Ld+Fe3CⅠ
A+Ld+Fe3CⅡ
727℃
K
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ Ld’+Fe3CⅠ
( P+Fe3C )
0.0218%C 0.77%C 2.11%C Fe
4.3%C
6.69%C Fe3C
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
1）铁素体 ➢碳溶于a-Fe中形成的间隙固溶体,以F或α表示；
➢铁素体的溶碳能力很低，为体心立方晶格；
➢铁素体的组织为多边形晶粒，其力学性能几乎与
材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
二、铁碳合金状态图的分析
1. 特性点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
J
N
L+
G
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
体心立方结构
纯铁相同。
铁素体
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材料及热加工工艺—第三章 铁碳合金相图
2）奥氏体:
碳溶于 -Fe中的间隙固溶体；用A或 表示。
面心立方晶格，溶碳能力比铁素体大； 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、