第3章 鐵碳合金合金及鐵碳相圖

1、3.1 Fe-Fe3C系合金系合金的組元和基本相的組元和基本相3.2 Fe-Fe3C相圖相圖3.3鐵碳合金的平衡結(jié)晶鐵碳合金的平衡結(jié)晶3.4含碳量對(duì)鐵碳合金組織與力學(xué)性能的影響含碳量對(duì)鐵碳合金組織與力學(xué)性能的影響3.5鋼中的雜質(zhì)元素鋼中的雜質(zhì)元素3.6金屬鑄錠宏觀(guān)組織金屬鑄錠宏觀(guān)組織 碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解和料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解和掌握鐵碳合金相圖，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，各種掌握鐵碳合金相圖，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因分

2、析有很重要的指熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因分析有很重要的指導(dǎo)意義。導(dǎo)意義。 鐵和碳可以形成一系列的化合物：鐵和碳可以形成一系列的化合物：Fe3C、Fe2C、FeC等等，由于鋼中的含碳量最多不超過(guò)，由于鋼中的含碳量最多不超過(guò)2.11%,鑄鐵中鑄鐵中的含碳量最多不超過(guò)的含碳量最多不超過(guò)5%,所以在研究鐵碳合金相圖時(shí)所以在研究鐵碳合金相圖時(shí)一般僅研究一般僅研究Fe-Fe3C部分部分(碳含量不超過(guò)碳含量不超過(guò)6.69%)。 鐵碳合金中的鐵碳合金中的碳存在形式：碳存在形式：滲碳體滲碳體Fe3C和和石墨。石墨。在通常情況下，碳以在通常情況下，碳以Fe3C形式存在。但形式存在。但Fe3C是一個(gè)是一個(gè)亞溫

3、相，在一定條件下可以分解為更穩(wěn)定的亞溫相，在一定條件下可以分解為更穩(wěn)定的Fe和石和石墨。墨。 所以，鐵碳相圖就有所以，鐵碳相圖就有Fe-Fe3C和和Fe-石墨兩種形式，石墨兩種形式，本章只研究前一種。本章只研究前一種。Fe-C相圖說(shuō)明Fe3C Fe2CFeC溫度FeC(6.69%C) 3、1、1 組元組元 （1）純鐵：）純鐵：介紹鐵元素介紹鐵元素3.1 Fe-Fe3C系合金系合金的組元和基本相的組元和基本相同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是指金屬在結(jié)晶成固態(tài)以后繼續(xù)冷卻是指金屬在結(jié)晶成固態(tài)以后繼續(xù)冷卻的過(guò)程中晶格類(lèi)型隨溫度下降而發(fā)生變化的現(xiàn)象，也稱(chēng)的過(guò)程中晶格類(lèi)型隨溫度下降而發(fā)生變化的現(xiàn)象，也稱(chēng)同素異

4、晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變。1394153410006008001200溫度時(shí)間16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe純鐵的主要力學(xué)性能指標(biāo)：純鐵的主要力學(xué)性能指標(biāo)： b = 176-274 MPa 0.2= 98-166 MPa HB= 50-80 純鐵具有純鐵具有良好的塑性、韌性，但強(qiáng)度、硬度太低，良好的塑性、韌性，但強(qiáng)度、硬度太低，故故工業(yè)上應(yīng)用很少工業(yè)上應(yīng)用很少,多用鐵碳合金。多用鐵碳合金。 （2）Fe3C（滲碳體）（滲碳體） 是鐵與碳形成的間隙化合物是鐵與碳形成的間隙化合物Fe3C，含碳量為，含碳量為6.69%,用用符號(hào)符號(hào)Cm表示表示

5、,也是鐵碳相圖中的重要也是鐵碳相圖中的重要基本相?；鞠?。 滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在此不作介紹。滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在此不作介紹。 滲碳體的性能：滲碳體的性能：具有很高的硬度，約為具有很高的硬度，約為800HB ;塑性塑性很差，延伸率接近于零；很差，延伸率接近于零；在低溫下具有一定的鐵磁性，在低溫下具有一定的鐵磁性，但在但在230以上這種磁性就消失了。所以，以上這種磁性就消失了。所以， 230是滲是滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱(chēng)為碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱(chēng)為A A0 0轉(zhuǎn)變；轉(zhuǎn)變；滲碳體的熔點(diǎn)為滲碳體的熔點(diǎn)為12271227。 3、1、2 基本相基本相 Fe-Fe3C相圖中除了高溫時(shí)存在的相圖

6、中除了高溫時(shí)存在的液相液相L，化合物相化合物相Fe3C外，還有碳溶于鐵形成的幾種間隙固溶體相：外，還有碳溶于鐵形成的幾種間隙固溶體相： （1）高溫鐵素體（）高溫鐵素體（ ）：）：碳溶于碳溶于-Fe-Fe中的間隙固溶中的間隙固溶體，為體心立方晶格，用符號(hào)體，為體心立方晶格，用符號(hào)表示。表示。 （2 2）鐵素體（）鐵素體（ F F或或a a ）：）：是碳溶于是碳溶于a-Fea-Fe中的間隙固溶中的間隙固溶體，為體心立方晶格，用符號(hào)體，為體心立方晶格，用符號(hào)F F或或a a表示。鐵素體中溶解表示。鐵素體中溶解碳的能力很小，最大溶解度在碳的能力很小，最大溶解度在727727時(shí)，為時(shí)，為0.0218%0

7、.0218%，隨，隨著溫度的降低，其溶解度逐漸減小，室溫時(shí)鐵素體中只著溫度的降低，其溶解度逐漸減小，室溫時(shí)鐵素體中只能溶解能溶解0.0008%0.0008%的碳。其力學(xué)性能與工業(yè)純鐵相當(dāng)。的碳。其力學(xué)性能與工業(yè)純鐵相當(dāng)。 3、1、2 基本相基本相 （3 3）奧氏體（）奧氏體（ A A或或 ）：）：是碳溶于是碳溶于-Fe-Fe中的中的間隙固溶體，為面心立方晶格，用符號(hào)間隙固溶體，為面心立方晶格，用符號(hào) A A或或表表示。奧氏體的強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性高。在示。奧氏體的強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性高。在鐵碳合金平衡狀態(tài)時(shí)，奧氏體為高溫下存在的基鐵碳合金平衡狀態(tài)時(shí)，奧氏體為高溫下存在的基本相，也是絕大

8、多數(shù)鋼種進(jìn)行鍛壓、軋制等加工本相，也是絕大多數(shù)鋼種進(jìn)行鍛壓、軋制等加工變形所要求的組織。變形所要求的組織。 注意：注意：和和a a 是相同的合金相，是相同的合金相，都是碳在體心立都是碳在體心立方的鐵中的方的鐵中的間隙固溶體，間隙固溶體，僅是存在溫度區(qū)間不同，僅是存在溫度區(qū)間不同，溶解度不同。溶解度不同。3.2 Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖 鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它們都可以作為純組元看待。它們都可以作為純組元看待。 含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）時(shí)，合金太脆，已無(wú)實(shí)）時(shí)，合金太脆，已無(wú)實(shí)用價(jià)值。用價(jià)值

9、。 實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- Fe3C相圖。相圖。鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳 鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)礎(chǔ), ,是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。Fe-Fe3C相圖的建立FeTFe3C點(diǎn)溫度碳量含 義A15380純鐵熔點(diǎn)B14950.53包晶轉(zhuǎn)變時(shí)的液相成分C11484.3共晶點(diǎn) LC - (AE+Fe3C) LdD12276.69Fe3C熔點(diǎn)E11482.11C

10、在-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶Fe3C成分點(diǎn)G9120-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)H14950.09C在-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶成分點(diǎn) LB+H - AJK7276.69共析Fe3C成分點(diǎn)N13940-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)P7270.0218C在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析點(diǎn) AS - (FP+Fe3C) PQ室溫0.0008 （一）狀態(tài)圖中的特性點(diǎn)二、相圖分析主要線(xiàn)主要線(xiàn)溫溫 度（度（）含含 義義ACD15381227液相線(xiàn)AECF15381148固相線(xiàn)HJB1495包晶轉(zhuǎn)變線(xiàn)ECF1148共晶線(xiàn)PSK727共析線(xiàn) A1ES1148727C在-F

11、e中的溶解度線(xiàn) AcmPQ727600C在-Fe中的溶解度線(xiàn) GS912727A向F轉(zhuǎn)變的開(kāi)始線(xiàn) A3GP912727A向F轉(zhuǎn)變的終了線(xiàn)（二）狀態(tài)圖中的特性線(xiàn)相圖分析一次滲碳體Fe3CI：從液相（L）直接結(jié)晶出來(lái)。二次滲碳體Fe3CII：從A（）中析出。三次滲碳體Fe3CIII：從F（）中析出。 (1) Fe-Fe3 C相圖的組元Fe Fe、-Fe (bcc) 和-Fe (fcc)強(qiáng)度、硬度低，韌性、塑性好。Fe3 C 熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。(2) Fe-Fe3 C相圖的相Fe3C（Cem Cm，滲碳體） 復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)液相 L L相（高溫鐵素體）Fe（C）固溶體相（A ，奧氏體）

12、 -Fe（C）固溶體相（F，鐵素體） -Fe（C）固溶體Fe -Fe3C 相圖（三）相圖中的相區(qū)1組元：Fe、 Fe3C2 單相區(qū)5個(gè)：L、A、F、Fe3C3 雙相區(qū)7個(gè)：+L、 +A、 A+L、 L+ Fe3C、 A+ Fe3C、 A+F、 F+ Fe3C4 三相區(qū)3個(gè)：L+A、 L+A+ Fe3C、 A+F+ Fe3C 包晶線(xiàn) 共晶線(xiàn) 共析線(xiàn)Fe Fe3C T簡(jiǎn)化Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+

13、FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C )萊氏體萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為c4.3。當(dāng)。當(dāng)溫度高于溫度高于727時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號(hào)符號(hào)Ld表示。在低于表示。在低于727時(shí)，萊氏體是由珠光體和時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示，稱(chēng)為變態(tài)萊氏體。因萊表示，稱(chēng)為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所

14、以硬度高，塑性很差。差。高溫萊氏體和低溫萊氏體高溫萊氏體和低溫萊氏體。奧氏體和滲碳體組成的機(jī)。奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱(chēng)高溫萊氏體，用符號(hào)械混合物稱(chēng)高溫萊氏體，用符號(hào)Ld或（或（A+Fe3C）表示。）表示。由于其中的奧氏體屬高溫組織，因此高溫萊氏體僅存由于其中的奧氏體屬高溫組織，因此高溫萊氏體僅存于于727以上。高溫萊氏體冷卻到以上。高溫萊氏體冷卻到727以下時(shí)，將轉(zhuǎn)以下時(shí)，將轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)镻珠光體和滲碳體機(jī)械混合物（珠光體和滲碳體機(jī)械混合物（P+Fe3C）,稱(chēng)低溫稱(chēng)低溫萊氏體，用萊氏體，用Ld表示。萊氏體含碳量為表示。萊氏體含碳量為4.3%。由于萊氏。由于萊氏體中含有的滲碳體較多，故性能與

15、滲碳體相近，即極體中含有的滲碳體較多，故性能與滲碳體相近，即極為硬脆。為硬脆。 珠光體珠光體是是奧氏體奧氏體(奧氏體是碳溶解在奧氏體是碳溶解在Fe中的間隙中的間隙固固溶體溶體)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體鐵素體與與滲碳體滲碳體的共析體。的共析體。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱(chēng)片狀珠光體。珠光體中的相物，也稱(chēng)片狀珠光體。珠光體中的滲碳滲碳休也可呈粒休也可呈粒狀狀,這樣的珠光體稱(chēng)為粒狀珠光體這樣的珠光體稱(chēng)為粒狀珠光體. 用符號(hào)用符號(hào)P表示，含碳表示，含碳量為量為c0.77。在珠光體中鐵素體占。在珠光體中鐵素體

16、占88%,滲碳體占滲碳體占12%,由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體,所以鐵素體層所以鐵素體層片要比滲碳體厚得多片要比滲碳體厚得多. 球化退火球化退火 ：球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工：球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為淬火作準(zhǔn)備。并為淬火作準(zhǔn)備。簡(jiǎn)化 Fe -Fe3C 相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+

17、Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相圖共析相圖勻晶相圖( P+Fe3C )簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖3.3、鐵碳合金的平衡結(jié)晶1、工業(yè)純鐵 Wc0.0218%2、碳素鋼 0.0218% Wc2.11% 1）共析鋼 Wc=0.77% 2）亞共析鋼 0.0218% Wc0.77% 3）過(guò)共析鋼 0.77% Wc2.11%3、白口鑄鐵 2.11% Wc 6.69% 1）共晶白口鑄鐵 Wc=4.3% 2）亞共晶白口鑄鐵 2.11% Wc4.3% 3）過(guò)共晶白口鑄鐵 4.3% Wc 6.69%（一）鐵碳合金的分類(lèi)1、工業(yè)純鐵在平衡狀態(tài)下

18、的結(jié)晶過(guò)程顯微組織照片1點(diǎn)以上 L ；12點(diǎn) L+ ；23點(diǎn) 鐵素體相 ； 34點(diǎn) +A； 45點(diǎn) A ； 56點(diǎn) A+F； 67點(diǎn) F；7點(diǎn)以下 F+ Fe3CIII； 室溫下：相組成物相組成物F、Fe3C 三典型合金的結(jié)晶過(guò)程合金液體在12點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)椋?4點(diǎn)間，56點(diǎn)間。到7點(diǎn)，從中析出Fe3C。NSJBH L+ + + 1 、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程 隨溫度下降，F(xiàn)e3C量不斷增加，合金的室溫下組織為F+Fe3C。 室溫下Fe3C最大量為: %3 . 0%1000008. 069. 60008. 00218. 0III3CFe Q 從鐵素體中析出的滲碳體稱(chēng)三次滲碳體三次滲碳體，用Fe3C表示。

19、 Fe3C以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。1 、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程 2、共析鋼在平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程1點(diǎn)以上 L； 12點(diǎn) L+A； 23點(diǎn) A；3點(diǎn) 共析轉(zhuǎn)變AS (FP+Fe3C) P（片層狀分布）共析鐵素體 共析滲碳體 珠光體團(tuán)34點(diǎn) F+ Fe3CIII+ Fe3C P室溫下： 相組成物: F、Fe3C； 組織組成物: P727上上合金液體在12點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)椤５絊點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變： SP+Fe3C, 全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程珠光體珠光體在光鏡下呈指紋狀，在光鏡下呈指紋狀，相變結(jié)束時(shí)，珠光體中相相變結(jié)束時(shí)，珠光體中相的相對(duì)質(zhì)量百分比為：的相對(duì)質(zhì)量百分比為：珠

20、光體%.%.%Q,%.PKSKQC Fe321188810088802180696770696 珠光體中的滲碳體稱(chēng)珠光體中的滲碳體稱(chēng)共析共析滲碳體滲碳體。S點(diǎn)以下，共析點(diǎn)以下，共析 中析出中析出Fe3C，與共析，與共析Fe3C結(jié)合不易分辨。室溫結(jié)合不易分辨。室溫組織為組織為P。2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 室溫下，珠光體中兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比是多少？%.%.%Q%.QLLQC Fe3511588100588000806967706964 Q432192、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 1點(diǎn)以上 L； 2點(diǎn) 包晶轉(zhuǎn)變0.09+ L0.53 A0.17 12點(diǎn) L+；5點(diǎn) 共析轉(zhuǎn)變A0.77 (FP+F

21、e3C) P 23點(diǎn) A+L； 56點(diǎn) F+ Fe3CIII +P F+P 34點(diǎn) A；（Fe3CIII含量很少，可以忽略不計(jì)） 45點(diǎn) A+F；室溫下：相組成物F、Fe3C ；組織組成物F、P14957273、亞共析鋼在平衡態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程 0.090.53%C亞共析鋼冷卻時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)。以0.4%C的鋼為例： 合金在4點(diǎn)以前通過(guò)勻晶包晶勻晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)椤５?點(diǎn)，由中析出 。到5點(diǎn),成分沿GS線(xiàn)變到S點(diǎn)發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，中析出Fe3C，由于與共析Fe3C結(jié)合，且量少，忽略不計(jì)。 3. 亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程共析溫度下相的相對(duì)質(zhì)量為： %PKKQ%,P

22、KPQCFe100510053 組織組成物的相對(duì)質(zhì)量為： %PSSQ%PSPQP10051005 ，S3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程各相的相對(duì)量：Fe3C % (0.4-0.0218) /( 6.69-0.0218) 5.7 %F % 1 5.7 % = 94.3 %各組織組成物的相對(duì)量：P % = ( 0.4 0.0218 ) / ( 0.77 0.0218 ) 51 %F % 1 51 % = 49 %含碳量的估算:通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀(guān)察估計(jì)某一鐵碳合金中的P所占比例，可用杠桿定律估算出該合金的即亞共析鋼顯微照片 利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比，可以近似估算亞共析鋼的含碳量:C%=P面積%0.7

23、7% (忽略 中含碳量，P面積%=QP)S室溫下相的相對(duì)質(zhì)量百分比為：%94%1006%6%1000008. 069. 60008. 04 . 0633CFeCFeQQLLQQLQQ 室溫下組織組成物的相對(duì)質(zhì)量百分比為：%48%1006%,52%1000008. 077. 00008. 04 . 06PPQQSSQQSQQ3、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織 亞共析鋼室溫下的組織為F+P。 在0.02180.77%C 范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程（wc=1.2%） 1點(diǎn)以上 L； 4點(diǎn) 共析轉(zhuǎn)變A0.77 (FP

24、+Fe3C) P 12點(diǎn) L+A； 45點(diǎn) P+ Fe3CII 23點(diǎn) A； 室溫下：相組成物 F、Fe3C 34點(diǎn) A+ Fe3CII； 組織組成物 P、Fe3CII 727顯微組織照片4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程（1）合金在12點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?， 到3點(diǎn), 開(kāi)始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱(chēng)二次滲碳體，用Fe3C表示, 其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。 （2）溫度下降，F(xiàn)e3C量增加。到4點(diǎn)， 成分沿ES線(xiàn)變化到S點(diǎn)，余下的 轉(zhuǎn)變?yōu)镻。在共析溫度下Fe3C的相對(duì)量？ （3）過(guò)共析鋼室溫組織為P+ Fe3C。Fe3C量隨含碳量而增加,含碳量為2.11%時(shí),Fe3C量最大：%6 .22%10077. 069

25、. 677. 011. 23 IICFeQ含1.2%C鋼的組織4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程12345S4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 室溫下兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比：%18%1005%82%1000008. 069. 62 . 169. 653QQLQQQLLQCFe 室溫下兩組織組成物的相對(duì)質(zhì)量百分比：%7%1005 %,93%10077. 069. 669. 653PCFePQLSSQCLSLQ4、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程11481點(diǎn)以上：L；1點(diǎn) ：共晶轉(zhuǎn)變 L4.3 (A2.11+Fe3C) Ld ；12點(diǎn)：A+ Fe3CII + Fe3C Ld 二次滲碳體與共晶滲碳體混成一體； 2點(diǎn) ； 共析轉(zhuǎn)變 A0.7

26、7 (FP+Fe3C) P； 23點(diǎn)： (P+ Fe3CII+ Fe3C) Ld；室溫下：相組成物 F、Fe3C；滲碳體的基體上分布著樹(shù)枝狀的珠光體 組織組成物： Ld7275、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程顯微組織照片F(xiàn)e3C 合金冷卻到C點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體(Le),萊氏體是共晶 與共晶Fe3C的機(jī)械混合物, 呈蜂窩狀。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程 共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)，兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比為:%.Q%.%.QCFe847252100112696346963 ， C點(diǎn)以下, 成分沿ES線(xiàn)變化，共晶 將析出Fe3C。 Fe3C與共晶Fe3C 結(jié)合，不易分辨。12 Fe3C 溫度降到2點(diǎn), , 成分

27、達(dá)到0.77%, 此時(shí), 相的相對(duì)質(zhì)量: %.Q%.%.QCFe659440100770696346963 ， 在2點(diǎn)，共晶 發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種由P與Fe3C組成的共晶體稱(chēng)低溫萊氏體， 用Le表示。2點(diǎn)以下，共晶體中P的變化同共析鋼。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程 S5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程： 共晶白口鑄鐵室溫組織為L(zhǎng)e，(P+ Fe3C), 它保留了共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)特征。 室溫下兩相的相對(duì)質(zhì)量百分比為： %3 .64%7 .35%100%7 .35%1000008.069.63 .469.63 CFeQQ 5共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程1點(diǎn)以上：L；12點(diǎn)：L+A；2點(diǎn)：共晶轉(zhuǎn)變L4

28、.3 (A2.11+Fe3C) Ld 23點(diǎn)：A+ Fe3CII + Ld； 3點(diǎn)：先共晶A共析轉(zhuǎn)變 A0.77 (FP+Fe3C) P Ld Ld34點(diǎn)：P+ Fe3CII + Ld ；室溫下：相組成物： F、Fe3C ； 組織組成物：P、Fe3CII 、Ld 11487276、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程（P49）顯微組織照片 合金在12點(diǎn)間析出。到2點(diǎn)，液相成分變到C點(diǎn),并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)e。23點(diǎn)間從中析出Fe3C，一次的Fe3C被共晶襯托出來(lái)。到3點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)镻。6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程 亞共晶白口鐵室溫組織為P+Fe3C+Le。 室溫下組織組成物相對(duì)質(zhì)量百分比為 ：EC

29、FD1234N%7 .31%100%3 . 977. 069. 677. 011. 22%59233IIIICFeLepCFeLeLeQQQECCQECEQQ室溫下相的相對(duì)質(zhì)量百分比?6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程1點(diǎn)以上：L；12點(diǎn)：L+ Fe3CI （ 先共晶滲碳體，呈粗大條狀）2點(diǎn)：共晶轉(zhuǎn)變 L4.3 (A2.11+Fe3C) Ld ； 23點(diǎn)：Fe3CI + Ld；3點(diǎn)： Ld Ld、 Fe3CI； 34點(diǎn)： Fe3CI + Ld；室溫下： 相組成物：F、Fe3C； 組織組成物：Ld、Fe3CI 11486、過(guò)共晶白口鐵的相變過(guò)程（P49）過(guò)共晶白口鐵顯微照片 12點(diǎn)間從液相中析出Fe3C

30、, 這種滲碳體稱(chēng)一次滲碳體，用 Fe3C表示，呈粗條片狀。到2點(diǎn)，余下的液相成分變到C點(diǎn)并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)e。DFK3Fe3C1246過(guò)共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程 2點(diǎn)以下, Fe3C成分重量不再發(fā)生變化, Le變化同共晶合金,其室溫組織為Fe3C+Le。 按組織組成物分區(qū)的Fe-Fe3C相圖 + Fe3C + Fe3C 組織組成物在鐵碳合金相圖上的標(biāo)注 組織組成物與相組成物標(biāo)注區(qū)別主要在+ Fe3C和+Fe3C兩個(gè)相區(qū)。+ Fe3C相區(qū)中有四個(gè)組織組成物區(qū)，+Fe3C相區(qū)中有七個(gè)組織組成物區(qū)。FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3C

31、A+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度3.4 含碳量對(duì)鐵碳合金組織與性能的影響隨著含碳量增加時(shí)，滲碳體不僅數(shù)量增加，形態(tài)和分布也發(fā)生了很大變化。（滲碳體呈小片狀分布在P內(nèi)網(wǎng)狀分布在A晶界上形成萊氏體時(shí)，滲碳體則成了基體 。）（一）含碳量對(duì)鐵碳合金組織的影響4.184.18含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為： 1、對(duì)熱變形加工性能的影響WC2.11%時(shí)（白口鑄鐵），高低溫區(qū)都有脆 硬的萊氏體，不能進(jìn)行熱變形加工。 （二）含碳量對(duì)鐵碳合金性能的影響 2、對(duì)力學(xué)性能的影響（1）硬度硬度 WC

32、增加，硬度增加；（2）強(qiáng)度強(qiáng)度 WC0.9%時(shí)，WC增加，強(qiáng)度降低；（3）塑性、韌性塑性、韌性 WC增加，塑性、韌性下降； 為了保證工業(yè)用鋼具有足夠的強(qiáng)度和塑性、韌性，碳素鋼的含碳量一般不超過(guò)1.4% 。4.193、對(duì)物理化學(xué)性能的影響 WC增加，導(dǎo)熱性下降、抗電化學(xué)腐蝕性能下降、焊接工藝性下降、鑄造工藝性下降 。亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高， 塑性、韌性下降。2、對(duì)力學(xué)性能的影響0.77%C時(shí)，組織為100% P,鋼的性能即P的性能。2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le,合金太脆。0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降,但硬度仍上升。純鐵滲碳體少，強(qiáng)度硬度低

33、，可作磁性材料。 鋼中的雜質(zhì)元素及其影響鋼中的雜質(zhì)元素及其影響 在鋼的冶煉中，不可能除盡所有雜質(zhì)，除碳以外，還有錳、和、硅、硫、磷、氧、氫、氮等雜質(zhì)元素存在，影響鋼的質(zhì)量。 3、5、1錳和硅的影響：錳和硅的影響： 它們是在煉鋼過(guò)程加入脫氧劑時(shí)加入的。 作用：作用： （1）除去氧； （2）錳還可以除去硫； （3）錳和硅總有一部分溶于鋼液中，冷卻后溶于鐵素體，形成固溶強(qiáng)化，提高鐵素體的強(qiáng)度。 一般，錳和硅是作為鋼中的有益元素。3.5 鋼中的雜質(zhì)元素 3、5、2 剛中其他雜質(zhì)的影響：剛中其他雜質(zhì)的影響： 3、5、2.1硫的影響：硫的影響： 硫是鋼中的有害元素。硫在鋼中是以FeS形式存在。 危害危害：

34、 （1）硫的最大危害是引起鋼在熱加工時(shí)開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱脆。熱脆。原因是：會(huì)形成（Fe+FeS）共晶，并在晶界上，它的熔點(diǎn)很低，熱加工時(shí)，此共晶處于熔融狀態(tài)，導(dǎo)致熱加工時(shí)開(kāi)裂 （2）含硫量高時(shí)，會(huì)使鑄鋼件在鑄造應(yīng)力作用下產(chǎn)生熱裂紋，焊接時(shí)焊縫也會(huì)產(chǎn)生熱裂。 防止方法：防止方法：往鋼中加入適當(dāng)?shù)腻i。 3、5、2.2磷的影響：磷的影響：一般是有害的雜質(zhì)。 危害危害： （1）冷脆：）冷脆：磷在鐵中具有較大的溶解度，一般都固溶于鐵中，具有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，它使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高但強(qiáng)烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性。 （2）具有嚴(yán)重的偏析傾向。難以用熱處理的方法消除。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提高鋼的切削加工性；與銅共存時(shí)，提高抗大氣腐蝕的能力。 3、5、2.3氮的影響：氮的影響：一般是有害元素。 危害危害主要是通過(guò)淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效造成。 解決辦法：解決辦法：往鋼中加入數(shù)量足夠的鋁，與氮結(jié)合成AlN，減弱或完全消除這兩種在較低溫度下發(fā)生的時(shí)效現(xiàn)象。此外， AlN還阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而達(dá)到細(xì)化