第五章-铁碳合金相图
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1、n5.1 纯铁及铁碳合金中的相n5.2 Fe-Fe3C相图分析n5.3 合金的成分与组织、性能的关系n5.4 Fe-Fe3C相图的应用及局限性Fe-C相图可分为几部分：FeFe3C Fe2CFeCCC, %6.69%9.70%17.7%脆性大，无实用意义912 1394一、工业纯铁及其特性一、工业纯铁及其特性工业纯铁指含杂质为工业纯铁指含杂质为0.100.20的纯铁，的纯铁，s sb、HB低，低，d d、a aK 好。好。（一）特性：（一）特性：1.纯铁具有同素异晶转变：在固纯铁具有同素异晶转变：在固态不同温度发生晶格类型的转变。态不同温度发生晶格类型的转变。 即即-Fe-Fe-Fe(BCC)
2、(FCC)BCC)s sb=180230 MPaHB=5080d d=3050%a aK=160200 J/cm2j=j=7080%主要利用其高的导磁率，作电工材料。主要利用其高的导磁率，作电工材料。5.1纯铁及其铁碳合金相二、铁碳合金相 组组 元：元： 纯铁、渗碳体 基基 本本 相：相： 铁素体（ ） 奥氏体奥氏体（ ） 渗碳渗碳体（Cm） 基本组织： 珠光体（P）莱氏体（Le/Le） (1)(1)相相：又称为铁素体：又称为铁素体FerriteFerrite：碳原子溶入：碳原子溶入-Fe-Fe的间隙的间隙形成的固溶体，用形成的固溶体，用“F”F”或或“a ”a ”表示。呈体心立方晶格，最大表
3、示。呈体心立方晶格，最大含碳量为含碳量为0.0218%0.0218%，(P(P点点) )温度为温度为727727。 性能：性能：b、HB低，低，、K 好。好。二、铁碳合金相6（2）g g相相：又称为奥氏体：又称为奥氏体Austenite：是碳原子溶入：是碳原子溶入-Fe中的中的间隙形成的固溶体，用间隙形成的固溶体，用“A”或或“g g”表示，具有表示，具有FCC晶体结构晶体结构 。含碳量为含碳量为727时为时为0.77% ；1148时为时为2.11性能：高塑性、高韧性、良好的锻造性能，强度、硬度较低性能：高塑性、高韧性、良好的锻造性能，强度、硬度较低.二、铁碳合金相7性能：高硬度，性能：高硬度
4、， 高脆性，塑性近似为零，加热易分解。高脆性，塑性近似为零，加热易分解。s sb=30MPaHBHB=800d d=0物相形貌：渗碳体根据形成条件不同，有条状、网状、片状、物相形貌：渗碳体根据形成条件不同，有条状、网状、片状、粒状等，对性能有较大影响。粒状等，对性能有较大影响。Fe3C 3Fe C（石墨）（石墨）石墨具有六方结构石墨具有六方结构,强度、硬度极低强度、硬度极低二、铁碳合金相a aFe3Cg gFe3Cg ga ag gd dg gd dLg gLFe3C11481538B 1495727912GACDEPSFHNQJKC(重量重量)0Fe6.69 Fe3C2.114.30.770
5、.0218H：0.09J： 0.17B：0.531394符号 温度（） 含碳量（%） 说明 A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 0.53 包晶转变时液相合金的成分 C 1148 4.30 共晶点 D 1227 6.69 渗碳体的熔点(计算值) E 1148 2.11 C在奥氏体中的最大溶解度 F 1148 6.69 渗碳体的成分 G 912 0 a a-Fegg-Fe同素异构转变点（A3） H 1495 0.09 C在d d中的最大溶解度 J 1495 0.17 包晶点 K 727 6.69 渗碳体的成分 L06.69渗碳体的成分M7700纯Fe的居里点N 1394 0 d d-Feg
6、g-Fe同素异构转变点（A4 )O7700.5铁素体的磁性转变温度P727 0.0218 C在a a中的最大溶解度 Q室温 0.0008 室温时C在a a中的最大溶解度 S 727 0.77 共析点（A1） 一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析相图中的点相图中的五个单相(区)相图中的三条水平线相图中的七个两相区一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析（一）相图中重要的点、线、区（一）相图中重要的点、线、区相及相区相及相区相区相区：五个单相区：五个单相区：L、 d d、 A、F、Fe3C 。 七个双相区：七个双相区：LA、 L d d、 L+ Fe3C、 d d A、
7、 AF、AFe3C 、FFe3C。 三个三相区：三个三相区： L+ d+Ad+A、 L AFe3C、F+A+ Fe3C相：相：L、d d、A、F、Fe3C五个相。五个相。线线:(一一) 液相线液相线-A BC D线线 (二二) 固相线固相线-AHJECF线线(三三) 三条水平线三条水平线共晶线共晶线ECF线线包晶线包晶线HJB线线共析线共析线PSK线线A1线线一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析（一）相图中重要的点、线、区（一）相图中重要的点、线、区J J为包晶点为包晶点: : 1495 时时, B点成分的点成分的L与与H点成分的点成分的 发生包晶反应发生包晶反应, 生成生成J
8、点成分点成分的的。 C点为共晶点： 1148 时时, C点成分的点成分的L发生共晶反应发生共晶反应, 生成生成E点成分的点成分的和和Fe3C（莱氏体）。（莱氏体）。 S点为共析点： 727 时时, S点成分的点成分的发生发生共析反应共析反应, 生成生成P点成分的点成分的和和Fe3C（P）。）。一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析（二）三个重要的点（二）三个重要的点包晶反应：包晶反应：L+共晶反应：共晶反应：LLd( FeC3+ )共析反应：共析反应： P (FeC3+ ) 返回返回一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析（三）三个重要的恒温转变（三）三个重要的恒温转
9、变一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析共晶反应：共晶反应：LLd( FeC3+ )性能：强度较高，塑性、性能：强度较高，塑性、韧性和硬度介于韧性和硬度介于与与Cm之之间。间。层片状层片状一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析共析反应：共析反应：P (FeC3+ )一、相图分析5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析（四）三条重要的特征线（四）三条重要的特征线a aFe3Cg gFe3Cg ga ag gd dg gd dLg gLFe3C11481538B 1495727912GACDEPSFHNQJKC(重量重量)0Fe6.69 Fe3C2.114.30.770
10、.0218H：0.09J： 0.17B：0.531394ES线线(Acm)：碳在：碳在中的溶中的溶解度曲线，解度曲线，Fe3CPQ线：碳在线：碳在中的溶解度中的溶解度曲线，曲线， Fe3CGS线线(A3)： 冷却过程中冷却过程中析出析出的开始线的开始线过共析钢过共析钢共析钢共析钢共晶白口铁共晶白口铁亚共晶白口铁亚共晶白口铁过共晶白口铁过共晶白口铁碳素钢碳素钢白口铸铁白口铸铁亚共析钢亚共析钢工业纯铁工业纯铁二、典型合金的平衡凝固过程5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析二、典型合金的平衡凝固过程5.2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析T8钢钢碳含量碳含量 0.80二、典型合金的平衡凝固过程5.
