3.5 铁碳合金相图需要掌握的知识点 Fe-Fe3C相图中重要的点、线和相区。 Fe-Fe3C相图中的重要转变及产物。 应用Fe-Fe3C相图分析典型成分铁碳合金的结晶过程 。分析室温下得到的相和组织组成物。 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响。一、一、 铁碳合金组织铁碳合金组织 （一）、Fe-Fe3C相图的组元 1Fe组元性能特点强度低、硬度低、韧性、塑性好2Fe3C 性能特点熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。抗拉强度b=180230MPa延伸率=30 50断面收缩率=70 80ak=1.6 102 10 J/66硬度 50HB80HB抗拉强度b=30MPa硬度 800HB=0=0ak=0(二) 、纯铁的的同素异构转变1394 C912 C体心立方面心立方体心立方 - Fe - Fe - Fe固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象 同素异构转变纯铁的冷却曲线1394153810006008001200温度时间1600 1500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe（三）、Fe-Fe3C相图中的相和组织1液相L2相 铁素体F （C固溶到 -Fe中的间隙式固溶体）强度、硬度低、塑性好 （室温：C%=0.0008%, 727度：C%=0.0218%）铁素体显微组织3相、A奥氏体 （C固溶到-Fe中的间隙式固溶体） 强度低，易塑性变形4Fe3C金属化合物性能特点熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。5珠光体 P （铁素体和渗碳体的共析混合物）抗拉强度b=770MPa延伸率= 20 35断面收缩率=40 60ak=3 104 10 J/55A0.77 F0.0218+Fe3C 或A0.77 P0.77727727硬度 180HB6莱氏体 高温莱氏体 Le（奥氏体和渗碳体的共晶混合物）L4.31148Le4.3低温莱氏体 Le硬而脆，塑性、韧性几乎为零。二、铁碳相图分析相图：表示在平衡状态下，合金系的相与温度、成分之间关 系的图形。 （又称状态图，平衡图）相图的建立Fe - Fe3C 相图FeTFe3CFe - Fe3C 相图 ACDEF GS PQ1148727LAL+A L+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C T( A+Fe3C ) LdLd+Fe3C A+Ld+Fe3C FA+FA+Fe3C( F+ Fe3C ) P P+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共析相图匀晶相图( P+Fe3C )Fe - Fe3C 相图 ACDEF GS PQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C TLdLd+Fe3C A+Ld+Fe3C FA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3C P+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C )1相图中的主要点（14个） 2（1）组元的熔点： 3A (0, 1538) 铁的熔 点 4D (6.69, 1227) Fe3C的 熔点 5（2）同素异构转变点 6G（0，912） gFe a -Fe （3）碳在铁中最大溶解度点P（0.0218，727）碳在a -Fe 中的最大溶解度E（2.11，1148）碳在 g -Fe 中的最大溶解度Q（0.0008，RT）室温下碳在a -Fe 中的溶解度(4) 三相共存点 (5)S（共析点）（gs aP Fe3C） (6)C（共晶点）（ gELC Fe3C）2 相图中的线3液相线():其上体系为液相，(结晶时液相的成分变化线)4固相线（）：其下为固相，(结晶时固相的成分变化 线)表示恒温转变的线：ECF线(共晶转变)， PSK线(共析转变)3 相图中的相区4单相区（4个） L、F、A、（Fe3C）5 两相区（5个） L + Fe3C，L + A, A+F 6 A + Fe3C , F+ Fe3 C固溶度线： ES：碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线（温度，溶解度 ）；（0.77%-2.11%）PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度 ，溶解度 ） (0.0008%0.0218%) 同素异构转变线：NH 和 NJ，GS 和 GP4 Fe-Fe3C相图中的转变强调！ 根据相图规则，两个单相区之间必然夹一个两相区， 两相区的两个相就由这两个单相区的相组成。LCAE + Fe3C1148莱氏体Ld莱氏体 Ld：A与 Fe3C 的机械混合物成分：4.3%C性能：硬而脆形态：点状、短条状A分布于Fe3C基体上1 共晶转变2 共析转变ASFP + Fe3C727珠光体 P珠光体 P：F与 Fe3C 的机械混合物成分：0.77%C性能：适中，介于 F 和 Fe3C 之间形态：层片状，粒状Ld 降温到 727时，A P，因此：Ld (A+Fe3C) Ld (P+Fe3C) 低温莱氏体 Ld ：P 和 Fe3C 的机械混合物 （变态莱氏体）三铁碳合金的平衡结晶过程Fe-C 合金分类工业纯铁 C % 0.0218 %钢 0.0218 % C % 2.11 % 亚共析钢 0.77 % 共析钢 0.77 % 过共析钢 0.77 %白口铸铁 2.11 % C % 6.69 % 亚共晶白口铁 4.3 % 共晶白口铁 4.3 % 过共晶白口铁 4.3 %类型亚共析钢共析钢过共析钢 钢号204560T8T10T12 碳质量分数0.200.450.600.801.001.20几种 常见 碳钢(1)工业纯铁 ( C % 0.0218 % )结晶过程室温组织 F + Fe3C (微量) 500(2)共析钢 ( C % = 0.77 % )结晶过程室温组织: 层片状 P ( F + 共析 Fe3C ) 500珠光体 强度较高，塑性、韧性和硬度介于 Fe3C 和 F 之间。(3)亚共析钢 ( C % = 0.4 % )结晶过程室温组织:F + P，500(4)过共析钢 ( C % = 1.2 % )结晶过程室温组织: P + Fe3CII 400(5)共晶白口铁 ( C % = 4.3 % )结晶过程室温组织: （低温）莱氏体 Le （P + Fe3CII + 共晶 Fe3C ）, 500莱氏体 Le的性能：硬而脆()亚共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程室温组织: Le+ P + Fe3CII 200()过共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程室温组织: Le+ Fe3CI 500标注了组织组成物的相图四 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响碳的质量分数对平衡组织的影响。碳的质量分数对力学性能的影响。碳的质量分数对工艺性能的影响。（一）.碳的质量分数对平衡组织的影响F F+P P P+Fe3CII P+Fe3CII+Le Le Le+Fe3CII Fe3C含碳量相对量 C%F%，Fe3C%（二）.碳的质量分数对力学性能的影响HB：取决于相及相对量C%HB 强度：C% 0.9% 塑性、韧性：C%塑性、韧性五 Fe - Fe3C 相图的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、 组织、性能之间的变化规律进行选择材料。2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化 规律 , 确定选定材料的工作范围。一.选择材料方面的应用1、在铸造工艺方面的应用2、在热锻、热轧工艺方面的应用3、在热处理工艺方面的应用二.制定热加工工艺方面的应用铁碳合金相图练习题一、 名词解释相图 铁素体 奥氏体 珠光体 渗碳体 二、间答题1、合金结晶有哪些类型？各自的结晶特征？ 2、按铁碳相图，铁碳合金如何分类？其中三种钢室温组织是什么？ 3、含碳量为0.4、0.77、1.2、三种钢在700770、 900时分别各为何组织？4、随着钢中含碳量增加，其机械性能如何变化？其原因 ？钢铁的冶炼高炉 炼铁铸铁锭生产铸铁件炼钢生铁转炉 平炉 电炉生产钢件转炉炼钢平炉炼钢电弧炉炼钢作业：3.93.10