鐵碳合金相圖

關(guān)于鐵碳合金相圖知識(shí)點(diǎn)一、鐵碳合金的組元與基本相

一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖1-29純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化同一種元素在不同條件下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度等外界條件變化時(shí)，晶格類型會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、鐵碳全合金的基本相及其性能

1、液相。鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱為液相，用符號(hào)L表示。2、鐵素體。碳在α-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號(hào)F表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，鐵素體的機(jī)械性能與純鐵相近，其強(qiáng)度、硬度較低，但具有良好的塑性、韌性。第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、鐵碳全合金的基本相及其性能

3、奧氏體。碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號(hào)A表示。4、滲碳體。滲碳體是一種具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物，它的分子式為Fe3C，滲碳體既是組元，又是基本相。5、珠光體。用符號(hào)P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間的機(jī)械機(jī)械混合物。6、萊氏體用符號(hào)Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天知識(shí)點(diǎn)二Fe-Fe3C相圖分析

圖1-30Fe-Fe3C相圖第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖

第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天1、主要特性點(diǎn)表1-4簡(jiǎn)化Fe-Fe3C相圖中的特性點(diǎn)特性點(diǎn)符號(hào)溫度/℃ωc（%）含義A15380熔點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn)C11484.3共晶點(diǎn)：發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L4.3—→Ld(A2.11%+Fe3C共晶)D12276.69熔點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度點(diǎn)G9120同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)S7270.77共析點(diǎn)：發(fā)生共析轉(zhuǎn)變A0.77%—→p(F0.0218%+Fe3C共析)P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度點(diǎn)Q室溫0.0008室溫下碳在α-Fe中的溶解度第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、主要特性線

（1）AC線液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始線。即：L→A。（2）CD線液體向滲碳體轉(zhuǎn)變的開始線。即：L→Fe3CⅠ。

ACD線統(tǒng)稱為液相線，在此線之上合金全部處于液相狀態(tài)，用符號(hào)L表示。（3）AE線液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終了線。（4）ECF水平線共晶線。AECF線統(tǒng)稱為固相線，液體合金冷卻至此線全部結(jié)晶為固體，此線以下為固相區(qū)。（5）ES線又稱Acm線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線。即：L→Fe3CⅡ。（6）GS線又稱A3線，（7）GP線奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了線。（8）PSK水平線共析線（727℃），又稱A1線。（9）PQ線碳在鐵素體中的溶解度曲線。第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、相區(qū)（1）單相區(qū)簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有F、A、L和Fe3C

四個(gè)單相區(qū)。（2）兩相區(qū)簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有五個(gè)兩相區(qū)，即

L+A兩相區(qū)、L+Fe3C兩相區(qū)、A+Fe3C兩相區(qū)、A+F兩相區(qū)和F+Fe3C兩相區(qū)。每個(gè)兩相區(qū)都與相應(yīng)的兩個(gè)單相區(qū)相鄰；兩條三相共存線，即共晶線ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析線PSK，A、F和Fe3C三相共存。第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天知識(shí)點(diǎn)三典型合金的結(jié)晶過程及組織

根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為：1）工業(yè)純鐵ωc＜0.0218%。2）鋼0.0218%＜ωc＜2.11%，又可分為：亞共析鋼0.0218%＜ωc＜0.77%；共析鋼ωc=0.77%；過共析鋼0.77%＜ωc＜2.11%。3）白口鑄鐵2.11%＜ωc＜6.69%，又可分為以下三種：亞共晶白口鑄鐵2.11%＜ωc＜4.3%

共晶白口鑄鐵ωc=4.3%

過共晶白口鑄鐵4.3%＜ωc＜6.69%第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天一、共析鋼的結(jié)晶過程分析

圖1-32典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天圖1-33共析鋼結(jié)晶過程示意圖第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、亞共析鋼的結(jié)晶過程分析

圖1-34亞共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-35為亞共析鋼的顯微組織第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、過共析鋼的結(jié)晶過程分析

圖1-36過共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-37過亞共析鋼的顯微組織第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天四、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析

圖1-38共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖圖1-39共晶白口鑄鐵的顯微組織第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天五、亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析

圖1-41亞共晶白口鑄鐵的顯微組織圖1-40亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天六、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析圖1-43過共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天知識(shí)點(diǎn)四Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用

一、碳含量對(duì)鐵碳合金平衡組織及性能的影響

圖1-44室溫下鐵碳合金含碳量與平衡組織組成物及相組成物間的定量關(guān)系第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天圖1-45含碳量對(duì)鋼力學(xué)性能的影響第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、Fe-Fe3C相圖在工業(yè)中的應(yīng)用1、在選材方面的應(yīng)用

Fe-Fe3C相圖反映了鐵碳合金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。這樣，就可以根據(jù)零件的工作條件和性能要求來合理的選擇材料。例如，橋梁、船舶、車輛及各種建筑材料，需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼（ωc=0.1%~0.25%）；對(duì)工作中承受沖擊載荷和要求較高強(qiáng)度的各種機(jī)械零件，希望強(qiáng)度和韌性都比較好，可選用中碳鋼（ωc=0.25%~0.65%）；制造各種切削工具、模具及量具時(shí)，需要高的硬度、而耐磨性，可選用高碳鋼（ωc=0.77%~1.44%）。對(duì)于形狀復(fù)雜的箱體、機(jī)器底座等，可選用熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好的鑄鐵材料。第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、在鑄造生產(chǎn)上的應(yīng)用由Fe-Fe3C相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。因此，在鑄造生產(chǎn)中，經(jīng)常選用接近共晶成分的鑄鐵。圖1-46鐵碳相圖與鑄鍛工藝間的關(guān)系第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、在鍛壓生產(chǎn)上的應(yīng)用

鋼在室溫時(shí)組織為兩相混合物，塑性較差，變形困難。而奧氏體的強(qiáng)度較低，塑性較好，便于塑性變形。因此在進(jìn)行鍛壓和熱軋加工時(shí)，要把坯料加熱到奧氏體狀態(tài)。加熱溫度不宜過高，以免鋼材氧化燒損嚴(yán)重，但變形的終止溫度也不宜過低，過低的溫度除了增加能量的消耗和設(shè)備的負(fù)擔(dān)外，還會(huì)因塑性的降