第四章 铁碳相图纯铁的同素异构转变Fe C 相图的基础知识。形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。Fe - Fe3C 相图的建立与分析。碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。Fe - Fe3C 相图的应用。第一节 铁碳合金的组元与基本相2.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.稳定的化合物可以作为一个独的组元。1.纯铁的同素异构转变。一.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纯铁的冷却曲线1394153410006008001200温度时间1600 1500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe二.铁碳合金的基本组织及其性能1.液相 ( L ) 铁炭合金在溶化温度以上形成的均匀液体称 为液相。 2.铁素体 ( F ) 碳溶于Fe中的间隙固溶体。在727度时，最大含炭量可达0.0218%。 强度硬度低，塑性韧韧性好。 3.奥氏体 ( A )碳溶于-Fe中形成的间间隙固溶体。在1148度时时，最大含炭量可达2.11%；在727度时时，最低含炭量为为0.77。硬度不高，易于塑性变变形。4. 渗碳体 ( Fe3C )铁与碳形成的金属化合物， 含碳量为6.69%。硬度很高，塑性和韧性几乎等于零。渗炭体是铁炭合金中主要的强化相。5.珠光体 ( P )铁素体和渗碳体组成的机械混合物。其力学性能良好，介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。6.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体在727度时将转变成珠光体，在室温下由珠光体和渗碳体组成的机 械混合物，称为低温莱氏体，用符号Ld表示。莱氏体硬度很高，脆性大，塑性很差。第二节 Fe- Fe3C相图分析Fe3C Fe2CFeC温度FeC (6.69%C)一.Fe-C相图与Fe-Fe3C相图Fe - Fe3C 相图组元铁 ( ferrite )渗碳体 ( Cementite )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 )二. Fe - Fe3C 相图的分析五个重要的成份点: P、S、E、C、K。四条重要的线: EF、ES、GS、FK。两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式。两个重要温度: 1148 、727 。2.共析转变反应式:AS ( FP + Fe3C ) P 7271.共晶转变反应式:LC ( AE + Fe3C ) Ld1148第三节 典型合金的结晶过程及组织三.典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁 ( ingot iron )共析钢 ( eutectoid steel )亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )过共析钢 ( hypereutectoid steel )共晶白口铁 ( eutectoid white iron )亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )1.工业纯铁 ( Wc 0.0218% )2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )共析钢显微组织3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )亚共析钢显微组织4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )过共析钢显微组织5.共晶白口铸铁 ( Wc = 4.3% )共晶白口铸铁显微组织6.亚共晶白口铸铁 ( Wc = 3.0% )亚共晶白口铸铁显微组织7.过共晶白口铸铁 ( Wc = 5.0% )过共晶白口铸铁显微组织第四节 含碳量与铁碳合金组织及性能的关系 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二.碳的质量分数 对力学性能的影响第五节 铁碳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一.选择材料方面的应用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。二.制定热加工工艺方面的应用三.铁碳合金相图的局限性铁碳合金相图只能反映铁碳二元合金中相的平衡状态，但实际应用的钢铁材料含有其他元素，相图会发生变化；同时，相图是在极其缓慢的冷却或加热过程中获得的平衡状态，不适应实际钢铁生产和冷热加工过程的温度变化，很难完全用相图进行分析。例如，铁碳相图不能说明快速加热或快速冷却是铁碳合金组织变化的规律。