1-4铁碳合金的结构及其相图.

第四节铁碳合金的结构及其相图􀂾铁碳合金相图分析铁碳合金相和组织组成纯铁及其同素异构转变金属的多晶型性（同素异构现象）多晶型转变（同素异构转变）纯铁的同素异构转变077091213941538时间/min温度/℃有磁性的α-Fe体心立方无磁性的α-Fe体心立方γ-Fe面心立方δ-Fe体心立方液态1394℃912℃δ-Feγ-Feα-Febccfccbcc符合形核、长大的结晶规律固态金属在不同的温度和压力范围内，具有二种或二种以上晶格结构的现象转变过程恒温、可逆一、纯铁及其同素异构转变纯铁的同素异构转变纯铁的成分及性能纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%～0.20%性能及组织：σb=180～230MPaσ0.2=100～170MPaδ=30%～50%ψ=70%～80%Ak=128～160JHBS=50～80铁素体（F或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构：bcc最大溶解度：0.02%（727℃）性能：σb=180～230MPaσ0.2=100～170MPaHBS=50～80δ=30%～50%ψ=70%～80%ak=160～200J/cm2δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体最大溶解度：0.09%（1495℃）二、铁碳合金的相和组织组成奥氏体（A或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构：fcc最大溶解度：2.11%（1148℃）（高温组织）性能：σb≈400MPaHBS=170～220δ=40%～50%高塑性、无磁渗碳体（Fe3C）：Fe与C所形成的金属化合物晶格结构：复杂正交性能：σb≈30MPaHBS=800δ≈0ψ≈0硬而脆（耐磨性好）亚稳定：Fe3C3Fe+C（石墨）合金渗碳体：(Fe、Me)3CFe3(C、N)或Fe3(C、B)石墨晶格结构：简单六方性能:加工性能机械性能高温珠光体（P）F与Fe3C所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%）性能：σb≈750MPaHBS=180δ≈20%～25%ak=30～40J/cm2综合性能莱氏体（）A与Fe3C所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%）性能：硬而脆eeddLLLL、、、ABCDFENGPSKQJHA(γ)LF(α)δFe-Fe3C亚稳平衡相图T(℃)wC（%）FeFe3CLALACFeL3AFCFeA3CFeF34+2个单相区7个双相区相区6.69%三、铁碳合金相图分析ABCDFENGPSKQJH1148℃727℃1495℃ALFδwC（%）FeFe3CH：0.09%1495℃J：0.17%1495℃B：0.53%1495℃2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%0.0008%包晶反应(0.09～0.53)共晶反应(2.11～6.69)共析反应(0.02～6.69)17.0149509.053.01495ALAL℃J℃HB　　CFeALCFeAL℃E℃C311.211483.431148　CFeFACFeFA℃P℃S30218.072777.03727　dLP基本转变铁碳合金相图分析ABCDFENGPSKQJH1148℃727℃1495℃ALFδwC（%）FeFe3C1538℃1227℃912℃2.11%6.69%0.02%0.0008%1394℃A—Fe熔点D—Fe3C熔点N—同素异构转变点G—同素异构转变点H—c在δ最大溶解度点E—c在A最大溶解度点P—c在F最大溶解度点Q—c在F中室温溶解度点铁碳合金相图分析J包晶点C共晶点S共析点重要点ABCDFENGPSKQJH1148℃727℃1495℃ALFδwC（%）FeFe3CLALACFeL3AFCFeA3CFeF3132一次渗碳体Fe3CⅠABCDAHJECFCD液相线的一部分ⅠCFeL3%3.4L1148℃dLL固相线液相线T铁碳合金相图分析HJB包晶线ECD共晶线PSK共析线重要线GQPSAAHBJNL13213521以上1~22~33~44~4'LLAAPA时间温度4'Fe3CⅡPL+Awc=1.2%4544'~5AFe3CⅡFe3CⅡA+Fe3CⅡABCDFENGPSKQJH1148℃727℃1495℃ALFδwC（%）FeFe3CLALACFeL3AFCFeA3CFeF3GS（A3）F和A两相平衡线Fe3C和A两相平衡线C在A溶解度曲线1148℃，AE=A2.11TAX+Fe3C727℃AS=A0.77P二次渗碳体Fe3CⅡ铁碳合金相图分析重要线ES（Acm）PSK（A1）A1ABCDFENGPSKQJH1148℃727℃1495℃ALFδwC（%）FeFe3CLALACFeL3AFCFeA3CFeF3？Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ有何异同Fe3C和F两相平衡线C在F溶解度曲线727℃，FP=F0.0218TFX+Fe3C室温℃FQ=F0.0008三次渗碳体Fe3CⅢPQ铁碳合金相图分析重要线A1ABCDFENGPSKQJH1148℃727℃ALFδwC（%）FeFe3CLALACFeL3AFCFeA3CFeF3A1dLdLECF共晶线CFeALCFeAL℃E℃C311.211483.431148　dLTAX+Fe3CⅡ　CFe3A0.77+Fe3CⅡ727℃　CFe3P+Fe3CⅡ　CFe3dL铁碳合金相图分析重要线2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%工业纯铁共析钢亚共析钢过共析钢亚共晶白口铁过共晶白口铁共晶白口铁钢铸铁ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%共析钢[wc=0.77%]ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%1320铁碳合金的结晶过程分析共析钢[wc=0.77%]GQPSAAHBJNL13213421以上1~22~33~3'3'~4LLAAPAFFFe3C时间温度3'Fe3CP｝｝L+Awc=0.77%4室温平衡组织:100%P（F和Fe3C）组成相的质量分数为：%12%881%%88%10002.069.677.069.6(%)3CFeF铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%亚共析钢[0.0218%wc0.77%]13204铁碳合金的结晶过程分析GQF+APSAAHL+δBJNL1354261F354261~22'~33~44~55'~6LLδδLAAAAFAF时间温度wc=0.45%2'5'L+A1以上2~2'5~5'LPP0.20%C组成相的质量分数为：室温平衡组织:F+P，其相对量为：0.40%C%49%511%%51%10002.077.002.04.0(%)FP%6%961%%94%10002.069.64.069.6(%)3CFeF亚共析钢[0.0218%wc0.77%]铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%1320过共析钢[0.077%wc2.11%]4铁碳合金的结晶过程分析GQPSAAHBJNL13213521以上1~22~33~44~4'LLAAPA时间温度4'Fe3CⅡPL+Awc=1.2%4544'~5AFe3CⅡFe3CⅡA+Fe3CⅡ硝酸酒精侵蚀苦味酸侵蚀室温平衡组织:P+Fe3CⅡ，其相对量为：%93%71%%7%10077.069.60.771.2(%)3PCFeⅡ过共析钢[0.077%wc2.11%]铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%120共晶白口铁[wc=4.3%]铁碳合金的结晶过程分析共晶白口铁[wc=4.3%]LFe3CAAFe3C+Fe3CⅡP1'22'｝L'dLd｝温度时间BLL+AEC11'AS212'2Fe3C+Fe3CⅡwc=4.3%Ld｝室温平衡组织:100%dL铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%130亚共晶白口铁[2.11%wc4.3%]24铁碳合金的结晶过程分析亚共晶白口铁[2.11%wc4.3%]L'dLd温度时间BLL+AEC12'AS213'3342LFe3CAAFe3C+P2'33'~4｝｝Fe3C+Fe3CⅡ1~2LAAFe3CⅡAFe3CⅡPFe3CⅡJwc=2.5%4Ld｝室温平衡组织:P+Fe3CⅡ+dL铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKJHALFδFeFe3C2.11%4.3%6.69%0.77%0.02%13024过共晶白口铁[4.3%wc6.69%]铁碳合金的结晶过程分析过共晶白口铁[4.3%wc6.69%]时间L'd温度BLL+AEC12'AS213'3342LFe3CⅠAFe3C+Fe3CⅡ2'33'~4｝Ld｝Fe3C+Fe3CⅡ1~2LAFe3CⅠPJL+Fe3CⅠFe3CFe3CⅠLd｝Fe3CⅠwc=5.0%室温平衡组织:+Fe3CdL铁碳合金的结晶过程分析ABCDFENGPSKQJHALFδFeFe3CLALACFeL3AFⅡCFeA3ⅢCFeF3ⅡCFeP3dLCFePⅡ3dLCFeAⅡ3CFeLd3CFeLd3FPPdLdL铁碳合金平衡组织含碳量对铁碳合金组织和性能的影响相组成物相对量组织组成物相对量dLCFeAⅡ3dLCFeⅠ3dLdL项目碳钢亚共析钢共析钢过共析钢含碳量0.02%~0.77%0.77%0.77%~2.11%各种组织的相对量工艺性能力学性能应用结构用钢工具用钢ⅡCFe3FP切削性能焊接性能铸造性能锻造性能强度塑性硬度韧性钢的成分、组织与性能之间的关系含碳量对钢的力学性能的影响Wc(%)Hδ（ψ）akWc(%)＜1.0σWc(%)＞1.0σ铁碳相图的应用在选材方面的应用在铸造方面的应用在锻轧方面的应用在焊接方面的应用在热处理方面的应用ABCDFENGPSKQJHALFδFeFe3CLALACFeL3AFⅡCFeA3ⅢCFeF3ⅡCFeP3dLCFePⅡ3dLCFeAⅡ3CFeLd3CFeLd3FPPdLdL