1、FeCFeC合金的組織和性能合金的組織和性能 鋼鋼(Steels)(Steels)和鑄鐵和鑄鐵(Cast irons)(Cast irons)是應用最廣的金屬是應用最廣的金屬材料，雖然它們的種類很多，成分不一，但是它們的材料，雖然它們的種類很多，成分不一，但是它們的基本組成都是鐵基本組成都是鐵(Fe)(Fe)和碳和碳(C)(C)兩種元素，故統稱為兩種元素，故統稱為鐵碳鐵碳合金合金（alloys of the ironalloys of the ironcarbon systemcarbon system）。因此，因此，學習鐵碳相圖、掌握應用鐵碳相圖的規律解決實際問學習鐵碳相圖、掌握應用鐵碳相圖

2、的規律解決實際問題是非常重要的。題是非常重要的。 鐵碳相圖鐵碳相圖( (如圖如圖7.50)7.50)是一個較復雜的二元合金相圖，是一個較復雜的二元合金相圖，它概括了鋼鐵材料的成分、溫度與組織之間的關系。它概括了鋼鐵材料的成分、溫度與組織之間的關系。在鐵碳合金中，在鐵碳合金中，FeFe與與C C可以形成一系列化合物：可以形成一系列化合物：Fe3CFe3C、FeFe2 2C C、FeCFeC。所以，所以，Fe-CFe-C相圖可以劃分成相圖可以劃分成Fe-FeFe-Fe3 3C, C, FeFe3 3C-FeC-Fe2 2C, FeC, Fe2 2C-FeCC-FeC和和FeCFeC-C-C四個部分

3、。由于化合物是四個部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相圖實際上沒有應用價值（工業硬脆相，后面三部分相圖實際上沒有應用價值（工業上使用的鐵碳合金含碳量不超過上使用的鐵碳合金含碳量不超過5 5），因此，），因此，通常所通常所說的鐵碳相圖就是說的鐵碳相圖就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。 Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖1.FeC1.FeC合金中的組元合金中的組元 鐵碳合金中組元：鐵碳合金中組元：純鐵純鐵(Fe) (Fe) 滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C） (1) (1) 純鐵（純鐵（FeFe） 純鐵（純鐵（pure ironpure iron） W WFeFe 99.8

4、% 99.8%，原子序數原子序數2626，原子相對質量，原子相對質量55.8555.85，純鐵的熔點，純鐵的熔點15381538，汽化點汽化點27382738，密度，密度7.87g/7.87g/。 純鐵固態下具有純鐵固態下具有同素異構轉變（同素異構轉變（allotropic allotropic transformationtransformation）：912912C C以下為體心立方以下為體心立方(bcc)(bcc)晶體結構，晶體結構，912912C C到到13941394C C之間為面心之間為面心立方立方( (fccfcc) )結構結構, 1394, 1394C C到熔點之間為體心立到熔

5、點之間為體心立方方(bcc)(bcc)結構。結構。 純 鐵 具 有 磁 性 轉 變純 鐵 具 有 磁 性 轉 變 （ 7 6 8 7 6 8 磁 性 轉 變 、磁 性 轉 變 、magnetic transformationmagnetic transformation）。純鐵的強度低，純鐵的強度低，塑性好塑性好( (軟軟) )，很少用于結構材料。主要利用，很少用于結構材料。主要利用鐵鐵磁性（磁性（ferromagnetismferromagnetism）。 純鐵的同素異構轉變純鐵的同素異構轉變純鐵的顯微組織純鐵的顯微組織(2) (2) 滲碳體滲碳體(Fe3C)(Fe3C) 滲碳體（滲碳體（c

6、ementitecementite）是是FeCFeC合金中碳以化合物合金中碳以化合物(Fe(Fe3 3C)C)形式出現的。它具有復雜的晶格形式出現的。它具有復雜的晶格( (正交晶系正交晶系) )，其晶體，其晶體結構如圖結構如圖。FeFe3 3C C是由是由C C原子構成的一個斜方晶格，原子構成的一個斜方晶格， 原原子周圍有六個子周圍有六個FeFe原子，構成一個八面體，而每個原子，構成一個八面體，而每個FeFe原原子屬于兩個八面體共有，子屬于兩個八面體共有，Fe:C=3:1Fe:C=3:1。 Fe3CFe3C熔點為熔點為12271227，Fe3cFe3c是一種亞穩化合物，在一定是一種亞穩化合物，

7、在一定條件下，滲碳體可以分解而形成石墨狀的自由碳：條件下，滲碳體可以分解而形成石墨狀的自由碳：FeFe3 3C3Fe + C(C3Fe + C(石墨石墨) )。這一過程對于鑄鐵和石墨鋼具。這一過程對于鑄鐵和石墨鋼具有重要意義。所以有重要意義。所以FeFe3CFeFe3C相圖又叫介穩定系相圖，相圖又叫介穩定系相圖，FeFeC C相圖又叫穩定系相圖，若把相圖又叫穩定系相圖，若把FeFe3CFeFe3C相圖與相圖與FeFeC C相圖畫在同一圖上，稱為相圖畫在同一圖上，稱為FeFeC C合金雙重相圖合金雙重相圖. . Fe3CFe3C在在230230以下具有鐵磁性，常用以下具有鐵磁性，常用A0A0表示

8、這個臨表示這個臨界點。界點。 Fe3CFe3C在鋼和鑄鐵中呈現片狀，粒狀，網狀和板條在鋼和鑄鐵中呈現片狀，粒狀，網狀和板條狀。滲碳體硬而脆狀。滲碳體硬而脆(HB800)(HB800)，塑性極低，延伸率接塑性極低，延伸率接近于近于0 0。它是鋼鐵材料中的主要強化相。它是鋼鐵材料中的主要強化相。Fe3CFe3C中碳中碳和和FeFe可以被其它元素替代形成以可以被其它元素替代形成以Fe3CFe3C為基的固溶體。為基的固溶體。FeFe被被CrCr、MnMn等原子金屬置換，形成以等原子金屬置換，形成以Fe3CFe3C為基的固為基的固溶體，稱為合金滲碳體。溶體，稱為合金滲碳體。 滲碳體的晶格滲碳體的晶格Fe

9、-FeFe-Fe3 3C C雙重相圖雙重相圖2. FeC2. FeC合金中的基本相合金中的基本相 A A 在在FeFe3CFeFe3C相圖中，相圖中，FeCFeC合金在不同條件合金在不同條件( (成分，溫成分，溫度度) )下，可有下，可有六個基本相：六個基本相： L L相、相、相、相、相、相、相、相、Fe3CFe3C相、石墨（相、石墨（C C） （1 1）液相）液相(L)(L) Fe Fe與與C C在高溫下形成的液體溶液。在高溫下形成的液體溶液。(ABCD(ABCD線以上線以上) ) （2 2）相相 高溫鐵素體（高溫鐵素體（high temperature high temperature f

10、erriteferrite） C C在在FeFe的間隙固溶體。在的間隙固溶體。在14591459時最大溶解量可達時最大溶解量可達0.09%0.09%，為，為bccbcc結構，也稱結構，也稱高溫鐵素高溫鐵素體（體（high temperature ferritehigh temperature ferrite）。 （3 3）滲碳體）滲碳體（cementitecementite） 前面已討論過前面已討論過 FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 B B （4 4） 奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite） 奧氏體奧氏體( (或或A)A)是是C C溶解于溶解于FeFe形成的間隙固溶體

11、形成的間隙固溶體稱為稱為奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite）。具有具有fccfcc結構。具有面結構。具有面心立方晶體結構的奧氏體可以溶解較多的碳，心立方晶體結構的奧氏體可以溶解較多的碳，11481148C C時最多可以溶解時最多可以溶解2.11%2.11%的碳，到的碳，到727727C C時含碳量降到時含碳量降到0.8%0.8%。碳原子存在于面心立方晶格中正八面體的中心，。碳原子存在于面心立方晶格中正八面體的中心，單相單相區存在于區存在于NJBESGNNJBESGN區域內（區域內（727-1459727-1459）。奧）。奧氏體的硬度氏體的硬度(HB170220)(HB170

12、220)較低，塑性較低，塑性( (延伸率延伸率為為40%50%)40%50%)高。奧氏體的顯微組織見下圖。高。奧氏體的顯微組織見下圖。是是順磁性順磁性（paramagnetismparamagnetism），具有，具有fccfcc結構。晶粒呈平直多邊結構。晶粒呈平直多邊形。形。 碳在碳在FeFe晶格中的位置晶格中的位置奧氏體的顯微組織奧氏體的顯微組織FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 C C （5 5）鐵素體（）鐵素體（ferriteferrite） 鐵素體（鐵素體（或或F F）是）是C C溶于溶于FeFe形成的間隙固溶體稱為形成的間隙固溶體稱為鐵素體（鐵素體（ferriteferrit

13、e）。C C原子溶于八面體間隙。單相原子溶于八面體間隙。單相相在相在CPQCPQ以左部分。鐵素體的含碳量非常低，在以左部分。鐵素體的含碳量非常低，在727727時時C C在在FeFe中最大溶解量為中最大溶解量為0.0218%0.0218%，室溫下含碳僅為，室溫下含碳僅為0.005%0.005%，所以，所以其性能與純鐵相似：硬度其性能與純鐵相似：硬度(HB50-80)(HB50-80)低，塑性低，塑性( (延伸率延伸率為為30%50%)30%50%)高。鐵素體的顯微組織與工業純鐵相同。晶粒常呈高。鐵素體的顯微組織與工業純鐵相同。晶粒常呈多邊形。是鐵磁性，具有多邊形。是鐵磁性，具有bccbcc結構

14、。結構。 （6 6） 石墨（石墨（C C） 在一些條件下，碳可以以游離態在一些條件下，碳可以以游離態石墨（石墨（graphitegraphite） (hcp)(hcp)穩定相存在。所以石墨對于穩定相存在。所以石墨對于FeCFeC合金中鑄鐵也是一個基本合金中鑄鐵也是一個基本相。相。3. FeFe3C3. FeFe3C相圖分析相圖分析 如圖為如圖為FeFe3CFeFe3C相圖全貌。根據分析圍相圖全貌。根據分析圍繞三條水平線可把繞三條水平線可把FeFe3CFeFe3C相圖分解為三個相圖分解為三個部分考慮：左上角的包晶部分，右邊的共晶部分考慮：左上角的包晶部分，右邊的共晶部分，左下角的共析部分。部分，

15、左下角的共析部分。 分析點、分析點、線、區特別是重要的點、三條水平恒溫轉變線、區特別是重要的點、三條水平恒溫轉變線線 、重要的相界線、重要的相界線 Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖（1 1）FeFe3CFeFe3C相圖的點相圖的點 FeFe3CFeFe3C相圖相圖中的各特性點所對應的溫相圖相圖中的各特性點所對應的溫度、成分和意義如下表：度、成分和意義如下表： A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、J J、K K、N N、P P、S S、Q Q各點各點（2 2）FeFe3CFeFe3C相圖的線相圖的線 FeFe3CFeFe3C相圖有一些特性線，它們是由不相圖有一

16、些特性線，它們是由不同成分合金具有相同意義的點連接起來的。同成分合金具有相同意義的點連接起來的。有三條水平恒溫轉變線，二條磁性轉變線有三條水平恒溫轉變線，二條磁性轉變線( (水水平平) )和三條重要的相界線。和三條重要的相界線。 FeFe3CFeFe3C相相圖中各線的意義如表（講義圖中各線的意義如表（講義P4P45151） A.A.三條水平恒溫轉變線三條水平恒溫轉變線 包晶線：包晶線：HJBHJB線（線（14591459），J J為包晶點，為包晶點，wcwc=0.09=0.090.53%0.53%的的FeFe、C C合金緩冷到合金緩冷到HJBHJB線均發生包晶反應，即：線均發生包晶反應，即：

17、L0.53+L0.53+0.090.090.170.17 （LB+LB+HJHJ） 共晶線：共晶線：ECFECF水平線（水平線（11481148），C C點為共晶點，點為共晶點，wcwc=2.11=2.116.69%6.69%的的FeFe、C C合金緩冷到合金緩冷到EFCEFC線均發生共晶反應，線均發生共晶反應，即：即： L4.30L4.302.112.11+ + Fe3C Fe3C （LCLCE E+ + Fe3CFe3C） 轉變產物為轉變產物為和和Fe3CFe3C組成的共晶混合物稱為組成的共晶混合物稱為萊氏體萊氏體（ledeburiteledeburite），用），用LdLd表示。表示。

18、共析線：共析線：PSKPSK水平線（水平線（727727），S S點為共析點。凡點為共析點。凡wcwc0.0218%0.0218%的的FeFe、C C合金冷卻到合金冷卻到PSKPSK線均發生共析反應，即：線均發生共析反應，即： 0.770.770.0218 0.0218 + + Fe3C Fe3C （S SP P+ + Fe3CFe3C） 轉變產物為轉變產物為和和Fe3CFe3C組成的機械混合物稱為組成的機械混合物稱為珠光體珠光體（pearlitepearlite），用），用P P表示。共析轉變溫度常用表示。共析轉變溫度常用A1A1表示。表示。 B. B. 兩條磁性轉變線兩條磁性轉變線 230

19、230為水平線為為水平線為Fe3CFe3C的磁性轉變線的磁性轉變線，230230以上以上Fe3CFe3C無磁性，無磁性，230230以下為鐵磁性。常用以下為鐵磁性。常用A0A0表表示示 770770為為的鐵磁性轉變線的鐵磁性轉變線。770770以上無鐵以上無鐵磁性，磁性，770770以下為鐵磁體。常用以下為鐵磁體。常用A2A2表示，又稱居表示，又稱居里點。里點。 C. C. 幾條重要的相界線幾條重要的相界線( (固態轉變線固態轉變線) ) GS GS線：線：A A中開始析出中開始析出或或全部溶入全部溶入( (升溫時升溫時) ) 的轉變線。的轉變線。常用常用A3A3表示。因這條線在共析轉變線以上

20、，故又稱為先共表示。因這條線在共析轉變線以上，故又稱為先共析析相開始析出線。相開始析出線。常稱為常稱為A3A3線線或或A3A3溫度。溫度。 ES ES線線：C C在在中溶解度曲線。中溶解度曲線。常用常用AcmAcm表示，稱為表示，稱為AcmAcm溫度。溫度。低于此溫度，溶解度降低，將析出低于此溫度，溶解度降低，將析出Fe3CFe3C。為了區別自液。為了區別自液(CD(CD線線) )態合金中直接析出的一次態合金中直接析出的一次Fe3CFe3C，將，將中析出的中析出的Fe3CFe3C稱為稱為二次二次Fe3CFe3C。 PQ PQ線線：C C在在中溶解度曲線中溶解度曲線。在。在727727時，時，C

21、 C在在中的最大溶中的最大溶解度解度0.0218%0.0218%，但溫度下降，但溫度下降，C C在中溶解度下降，會析出少在中溶解度下降，會析出少量的滲碳體，稱為三次量的滲碳體，稱為三次Fe3CFe3C。以區別于沿。以區別于沿CDCD線和線和ESES線析線析出的出的Fe3CFe3C。（3 3）FeFe3CFeFe3C相圖中的區相圖中的區 FeFe3CFeFe3C相圖中的區：相圖中的區： 4 4個單相區個單相區：L L、 7 7個兩相區個兩相區：L+L+、L+L+、L+ Fe3CL+ Fe3C、+、+ Fe3C+ Fe3C、+、+ Fe3C + Fe3C 3 3個三相共存區個三相共存區：L+ Fe

22、3CL+ Fe3C（ECFECF線）、線）、L+L+（HJBHJB線）、線）、+ Fe3C+ Fe3C（PSKPSK線）線） 4. FeC4. FeC合金分類合金分類 FeFe、C C合金通常按其含碳量合金通常按其含碳量(Wc)(Wc)及其室溫平衡組及其室溫平衡組織分為三大類：織分為三大類：工業純鐵（工業純鐵（pure ironpure iron）、碳鋼）、碳鋼（carbon steelcarbon steel）、鑄鐵（）、鑄鐵（cast ironcast iron）。根據碳。根據碳鋼和鑄鐵的相變、組織特征可把二者細分。即：鋼和鑄鐵的相變、組織特征可把二者細分。即： （1 1）工業純鐵：）工業

23、純鐵：(Wc0.0218%)(Wc0.0218%)顯微組織為固溶體顯微組織為固溶體。 （2 2）鋼）鋼 鋼鋼（steelsteel）是含碳量在是含碳量在( (WcWc=0.0218=0.02182.11%)2.11%)之間的之間的FeFe、C C合金。合金。其特點是：其特點是： 高溫組織為單相的高溫組織為單相的，具有很好的塑性。因而具有很好的塑性。因而可以進行鍛造、軋制等壓力加工。根據其室溫可以進行鍛造、軋制等壓力加工。根據其室溫組織的不同，組織的不同，碳鋼（碳鋼（carbon steelcarbon steel）又可分為：又可分為： 共析鋼（共析鋼（eutectoid steeleutect

24、oid steel）：）：WcWc=0.77% =0.77% 亞共析鋼（亞共析鋼（hypoeutectoidhypoeutectoid steel steel）：）：WcWc=0.0218=0.02180.77% 0.77% 過共析鋼（過共析鋼（hypereutectoid steelhypereutectoid steel）：）：WcWc=0.77=0.772.11% 2.11% （3 3）白口鑄鐵）白口鑄鐵 白口鑄鐵（白口鑄鐵（white cast ironwhite cast iron）是含碳量在是含碳量在Wc=2.11Wc=2.116.69%6.69%之間的之間的FeFe、C C合金。

25、其特點液態合金結晶時都發生共合金。其特點液態合金結晶時都發生共晶反應，液態時有良好的流動性，因而鑄鐵都具有良好的晶反應，液態時有良好的流動性，因而鑄鐵都具有良好的鑄造性能。但因共晶產物是以鑄造性能。但因共晶產物是以Fe3CFe3C為基的萊氏體組織，所為基的萊氏體組織，所以性能很脆，不能鍛斷。它們的斷口呈銀白色，故稱為白以性能很脆，不能鍛斷。它們的斷口呈銀白色，故稱為白口鑄鐵。根據白口鑄鐵室溫組織不同，可分為三種：口鑄鐵。根據白口鑄鐵室溫組織不同，可分為三種： 共晶白口鑄鐵（共晶白口鑄鐵（eutectoid cast ironeutectoid cast iron）：）：WcWc=4.30% =

26、4.30% 亞共晶白口鑄鐵（亞共晶白口鑄鐵（hypoeutectoidhypoeutectoid cast iron cast iron）：）：WcWc=2.11=2.114.30% 4.30% 過共晶白口鑄鐵（過共晶白口鑄鐵（hypereutectoid cast ironhypereutectoid cast iron）：）：WcWc=4.30=4.306.69% 6.69% 上述上述WcWc=2.11%=2.11%具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵( (生鐵生鐵) )的理論分界線。的理論分界線。5.5.碳素結構鋼的分類和編號碳素結構鋼的分類和編號 關于鋼和鑄鐵的命名

27、法則，國內和國際上都有強制性標準。關于鋼和鑄鐵的命名法則，國內和國際上都有強制性標準。下面給大家介紹一下碳素結構鋼的分類和牌號。下面給大家介紹一下碳素結構鋼的分類和牌號。 一一. .分類分類 1.1.根據鋼的含碳量分類根據鋼的含碳量分類 （1 1）低碳鋼）低碳鋼 Wc0.25% Wc0.25% （2 2）中碳鋼）中碳鋼 Wc=0.25Wc=0.250.60% 0.60% （3 3）高碳鋼）高碳鋼 Wc0.60% Wc0.60% 2.2.根據鋼的質量（鋼中含雜質根據鋼的質量（鋼中含雜質S S、P P的量）分類的量）分類 （1 1） 普通碳素鋼普通碳素鋼 Ws0.055% Wp0.045% Ws0

28、.055% Wp0.045% （2 2） 優質碳素鋼優質碳素鋼 Ws0.040% Wp0.040% Ws0.040% Wp0.040% （3 3） 高級優質碳素鋼高級優質碳素鋼 Ws0.030% Wp0.030% Ws0.030% Wp0.030% 3.3.根據鋼的用途分類根據鋼的用途分類 （1 1）碳素結構鋼）碳素結構鋼 （2 2）碳素工具鋼）碳素工具鋼 二二.碳鋼的編號碳鋼的編號 我國的鋼材編號是采用國際化學符號，數字及漢語拼音我國的鋼材編號是采用國際化學符號，數字及漢語拼音字母并用的原則，碳鋼的具體編號方法如下：字母并用的原則，碳鋼的具體編號方法如下： 1.普通碳素結構鋼普通碳素結構鋼

29、該類鋼牌號表示方法是用該類鋼牌號表示方法是用“Q+數字數字+符號符號”表示表示 ，其中，其中Q代表屈服點的字母，數字表示屈服點數值（代表屈服點的字母，數字表示屈服點數值（MPa），質量），質量等級符號（等級符號（A，B，C，D）及脫氧方法符號（）及脫氧方法符號（F，b，Z，TZ）等四部分按順序組成。如等四部分按順序組成。如Q235-A.F，表示屈服強度數值為，表示屈服強度數值為235MPa的的A級沸騰鋼。質量等級符號表示普碳鋼中雜質硫級沸騰鋼。質量等級符號表示普碳鋼中雜質硫磷含量的高低，磷含量的高低，C，D級的含量最低，質量好。脫氧方法符級的含量最低，質量好。脫氧方法符號從號從F起依次分別表示

30、沸騰鋼，半鎮靜鋼，起依次分別表示沸騰鋼，半鎮靜鋼， 鎮靜鋼及特殊鎮鎮靜鋼及特殊鎮靜鋼，后兩種鋼牌號中的脫氧方法符號可省略。主要有：靜鋼，后兩種鋼牌號中的脫氧方法符號可省略。主要有：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 2.優質碳素結構鋼優質碳素結構鋼 該類鋼的鋼號用該類鋼的鋼號用“兩位數字或兩位數兩位數字或兩位數字字Mn”表示，其中兩位數字表示鋼中碳的表示，其中兩位數字表示鋼中碳的平均含量，單位為萬分之一；平均含量，單位為萬分之一； Mn表示對表示對含錳量較高的鋼，須將錳元素標出，一般含錳量較高的鋼，須將錳元素標出，一般錳的含量為錳的含量為0.701.0%，如：，如：20、20 M

31、n 、45、40 Mn 。鋼號。鋼號45，表示平均含碳量為，表示平均含碳量為0.45%的鋼，這是正常含錳量（按雜質含的鋼，這是正常含錳量（按雜質含量）的優質碳素結構鋼；鋼號量）的優質碳素結構鋼；鋼號20 Mn表示表示碳的平均含量為碳的平均含量為0.20%、Mn表示錳的含量表示錳的含量為為0.701.0%的鋼；鋼號的鋼；鋼號25Mn，表示平，表示平均含碳量為均含碳量為0.25%而含錳量為而含錳量為(0.71.0)%的鋼。的鋼。 沸騰鋼，半鎮靜鋼以及專門用途的優沸騰鋼，半鎮靜鋼以及專門用途的優質碳素結構鋼，應在鋼號后特別標出，如質碳素結構鋼，應在鋼號后特別標出，如15g，即平均含碳量為，即平均含碳

32、量為0.15%的鍋爐鋼；的鍋爐鋼；08F表示含碳量為表示含碳量為0.08%的沸騰鋼。的沸騰鋼。 3.碳素工具鋼碳素工具鋼 碳素工具鋼是用碳素工具鋼是用“T+數字數字”表示，其表示，其中中T為碳的拼音，其后數字表示鋼中平均為碳的拼音，其后數字表示鋼中平均含碳量的千分之幾。如平均含碳量為含碳量的千分之幾。如平均含碳量為0.8%的工具鋼，其鋼號記為的工具鋼，其鋼號記為“T8” ；T12表示碳的平均含量為表示碳的平均含量為1.2%的碳素工的碳素工具鋼。含錳量較高者須在鋼號后標以具鋼。含錳量較高者須在鋼號后標以“Mn”。若為高級優質碳素工具鋼則在。若為高級優質碳素工具鋼則在鋼號末端加鋼號末端加“A”，如

33、，如T10A。 6. FeC6. FeC合金的平衡結晶過程及組織合金的平衡結晶過程及組織 （1 1）工業純鐵）工業純鐵 以以Wc=0.01%Wc=0.01%的合金為例的合金為例 室溫組織為：室溫組織為：+ Fe3C Fe3C Fe3C Fe3C最多為最多為0.33% 0.33% 如下圖如下圖 轉變過程：轉變過程：LL+LL+ + Fe3C Fe3C 勻晶轉變多晶型轉變脫溶沉淀勻晶轉變多晶型轉變脫溶沉淀 工業純鐵室溫組織圖（工業純鐵室溫組織圖（200200）（2 2） 共析鋼共析鋼共析鋼（共析鋼（Wc=0.77%Wc=0.77%） 室溫組織為室溫組織為P P（+ Fe3C Fe3C），），P P

34、呈層片狀，呈層片狀，是是和和Fe3CFe3C的層片交替重疊的機械混合物。如的層片交替重疊的機械混合物。如圖圖7.537.53圖中的白色片狀為圖中的白色片狀為，黑色片狀為黑色片狀為Fe3CFe3C。 過程如下：過程如下：LL+P+PLL+P+P（+ + Fe3CFe3C） 勻晶轉變共析轉變脫溶沉淀勻晶轉變共析轉變脫溶沉淀 共析鋼的室溫組織（共析鋼的室溫組織（500500）（3 3）亞共析鋼）亞共析鋼 亞共析鋼（亞共析鋼（Wc=0.0218Wc=0.02180.77%0.77%） 室溫組織為：室溫組織為：+ P P 如圖如圖7.567.56中的白色為中的白色為，黑色片黑色片狀為狀為P P。 過程如

35、下：過程如下： LL+LL+L+L+L+L+ + +P P+ + + P P （析出析出Fe3CFe3C） 勻晶轉變包晶轉變共析轉變脫溶沉淀勻晶轉變包晶轉變共析轉變脫溶沉淀 特別需注意：特別需注意：室溫組織為室溫組織為+ P P，由于由于是發生在共是發生在共析轉變之前，我們稱為先共析析轉變之前，我們稱為先共析鐵素體鐵素體。共析轉變之前共析轉變之前+和的相對量和的相對量( (即共析轉變后即共析轉變后和和P P的相對量的相對量) )可通過杠可通過杠桿法則來計算。桿法則來計算。 亞共析鋼的室溫組織（亞共析鋼的室溫組織（200200）（5 5）共晶白口鑄鐵）共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵（共晶白口鑄鐵（Wc

36、=4.30%Wc=4.30%） 液相冷至液相冷至1 1點，發生共晶轉變：點，發生共晶轉變： L4.30L4.302.112.11+ + Fe3C Fe3C 此共晶體成為萊氏體此共晶體成為萊氏體(Ld(Ld：+Fe3C)+Fe3C)，溫度降至溫度降至PSKPSK線線發生共析轉變形成發生共析轉變形成P P，共析轉變結束后組織為共析轉變結束后組織為Fe3C+ P Fe3C+ P + Fe3C+ Fe3C，稱為低溫萊氏體稱為低溫萊氏體( (變態萊氏體變態萊氏體) )，用，用LdLd表表示。示。 室溫組織為：室溫組織為：LdLd（P + Fe3C+Fe3CP + Fe3C+Fe3C） 過程如下：過程如下

37、：LL+ LdLL+ Ld（+Fe3C+Fe3C）LdLdLdLd（+Fe3C+Fe3C+Fe3C+Fe3C）LdLd（P + Fe3C+Fe3CP + Fe3C+Fe3C） 共晶轉變共析轉變脫溶沉淀共晶轉變共析轉變脫溶沉淀 共晶白口鑄鐵組織圖（共晶白口鑄鐵組織圖（200200）（6 6）亞共晶白口鑄鐵）亞共晶白口鑄鐵 亞共晶白口鑄鐵（亞共晶白口鑄鐵（Wc=2.11Wc=2.114.30%4.30%） 冷卻曲線如圖：冷卻曲線如圖： 室溫組織為：室溫組織為：Fe3CFe3C+ Ld +P + Ld +P ，其組織如圖其組織如圖7.59 7.59 過程如下：過程如下：LL+L+ Ld+ Ld LL

38、+L+ Ld+ Ld +Fe +Fe3 3C C+Ld+Fe+Ld+Fe3 3C C+Ld+P Fe+Ld+P Fe3 3C C+ Ld + Ld +P +P 勻晶反應共晶轉變脫溶轉變共析反應勻晶反應共晶轉變脫溶轉變共析反應 亞共晶白口鑄鐵組織圖（亞共晶白口鑄鐵組織圖（200200）（7 7）過共晶白口鑄鐵）過共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵（過共晶白口鑄鐵（Wc=0.77Wc=0.772.11%2.11%） 冷卻曲線如圖：冷卻曲線如圖： 室溫組織為：室溫組織為：Fe3CFe3C+ Ld + Ld ，其組織其組織如圖如圖7.60 7.60 過程如下：過程如下：LL+Fe3CLL+Fe3CFe3CF

39、e3C+ Ld + Ld Fe3C Fe3C+ Ld + Ld 勻晶反應共晶勻晶反應共晶轉變脫溶轉變共析反應轉變脫溶轉變共析反應 過共晶白口鑄鐵組織圖（過共晶白口鑄鐵組織圖（200200）注意區別組織中的滲碳體注意區別組織中的滲碳體 一次滲碳體一次滲碳體 Fe3CFe3C： 共晶滲碳體共晶滲碳體 Fe3CFe3C： 二次滲碳體二次滲碳體 Fe3CFe3C： 共析滲碳體共析滲碳體 Fe3CFe3C： 二次滲碳體二次滲碳體 Fe3CFe3C： 7.Wc7.Wc對鐵碳合金的組織和性能的影響對鐵碳合金的組織和性能的影響-A-A 隨著含碳量的增加隨著含碳量的增加, Fe, Fe、C C合金的組織發生下列變化：合金的組織發生下列變化：+Fe3CFe3C +P P P+Fe3CP P P+Fe3C Fe3C Fe3C+Ld +P +Ld +P Ld Fe3C Ld Fe3C+ Ld + Ld 稱為稱為組織組成物組織組成物 所有所有Fe-FeFe-Fe3 3C C合金的室溫組織都是由鐵素體合金的