1、3.5 鐵碳合金相圖需要需要掌握掌握的知識點的知識點 Fe-Fe3C相圖中重要的點、線和相區。相圖中重要的點、線和相區。 Fe-Fe3C相圖中的重要轉變及產物。相圖中的重要轉變及產物。 應用應用Fe-Fe3C相圖分析典型成分鐵碳合金的結晶過相圖分析典型成分鐵碳合金的結晶過程。分析室溫下得到的相和組織組成物。程。分析室溫下得到的相和組織組成物。 碳對鐵碳合金平衡組織和性能的影響碳對鐵碳合金平衡組織和性能的影響。（一）、（一）、Fe-Fe3C相圖的組元相圖的組元 1Fe組元組元性能特點性能特點強度低、硬度低、韌性、塑性好強度低、硬度低、韌性、塑性好2Fe3C 性能特點性能特點熔點高，硬而脆，塑性、

2、韌性幾乎為零。熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。抗拉強度抗拉強度b=180230MPa延伸率延伸率=30=30 50斷面收縮率斷面收縮率 =70 80ak=1.6 102 10 J/66硬度硬度 50HB80HB抗拉強度抗拉強度b=30MPa硬度硬度 800HB=0=0ak=01394 C912 C體心立方體心立方面心立方面心立方體心立方體心立方 - Fe - Fe - Fe固態下，一種元素的晶體結構隨溫度發生變化的現象固態下，一種元素的晶體結構隨溫度發生變化的現象 同素異構轉變同素異構轉變 1394153810006008001200溫度時間160015005007009001100130

3、01400912 - Fe - Fe - Fe（三）、（三）、Fe-Fe3C相圖中的相和組織相圖中的相和組織1液相液相L2相相 鐵素體鐵素體F （C固溶到固溶到 -Fe中的間隙式固溶體）中的間隙式固溶體）強度、硬度低、塑性好強度、硬度低、塑性好 （室溫：（室溫：C%=0.0008%, 727度：度：C%=0.0218%）鐵素體顯微組織3相、相、A奧氏體奧氏體 （C固溶到固溶到-Fe中的間隙式固溶體）中的間隙式固溶體）強度低，易塑性變形強度低，易塑性變形4Fe3C金屬化合物金屬化合物性能特點性能特點熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。5珠光體珠光體 P （鐵素

4、體和滲碳體的共析混合物）（鐵素體和滲碳體的共析混合物）抗拉強度抗拉強度b=770MPa延伸率延伸率= 20= 20 35斷面收縮率斷面收縮率 =40 60ak=3 104 10 J/55A0.77 F0.0218+Fe3C 或或A0.77 P0.77727727硬度硬度 180HB6萊氏體萊氏體 高溫萊氏體高溫萊氏體 Le（奧氏體和滲碳體的共晶混合物）（奧氏體和滲碳體的共晶混合物）L4.31148Le4.3低溫萊氏體低溫萊氏體 Le硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。相圖：相圖：表示在平衡狀態下，合金系的相與溫度、成分之間關表示在平衡狀態下，合金系的相與溫度、成分之間關系的

5、圖形。系的圖形。 （又稱狀態圖，平衡圖）（又稱狀態圖，平衡圖）相圖的建立相圖的建立FeTFe3CACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相圖共晶相圖共析相圖共析相圖勻晶相圖勻晶相圖( P+Fe3C )ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe

6、3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C )相圖中的主要點相圖中的主要點（14個）個）（1）組元的熔點組元的熔點： A (0, 1538) 鐵的熔點D (6.69, 1227) Fe3C的熔點（2）同素異構轉變點同素異構轉變點G（0，912） gFe a -Fe （3）碳在鐵中最大溶解度點碳在鐵中最大溶解度點 P（0.0218，727）碳在）碳在a -a -Fe 中的最大溶解度中的最大溶解度 E（2.11，1148）碳在）碳在 g -g -Fe 中的最大溶解度中的最大

7、溶解度 Q（0.0008，RT）室溫下碳在）室溫下碳在a -a -Fe 中的溶解度中的溶解度三相共存點三相共存點S（共析點）（共析點）（g gs a aP Fe3C）C（共晶點）（共晶點）（ g gE ELC Fe3C）相圖中的線相圖中的線液相線液相線():其上體系為液相，其上體系為液相，(結晶時液相的成分變化線結晶時液相的成分變化線)固相線固相線（）：其下為固相，（）：其下為固相，(結晶時固相的成分變化結晶時固相的成分變化線線)表示恒溫轉變的線表示恒溫轉變的線：ECF線線(共晶轉變共晶轉變)， PSK線線(共析轉變共析轉變)相圖中的相區相圖中的相區單相區（單相區（4個）個） L、F、A A、

8、（、（Fe3C） 兩相區（兩相區（5個）個） L + FeL + Fe3 3C C，L + L + A, A+A, A+F A + A + FeFe3 3C , C , F+ + FeFe3 3 C固溶度線固溶度線： ES：碳在奧氏體中的溶解度隨溫度的變化線碳在奧氏體中的溶解度隨溫度的變化線 （溫度（溫度 ，溶解度，溶解度 ）；（）；（0.77%-2.11%0.77%-2.11%） PQ ：碳在鐵素體中的溶解度隨溫度的變化線：碳在鐵素體中的溶解度隨溫度的變化線 （溫度（溫度 ，溶解度，溶解度 ） (0.0008%0.0218%)(0.0008%0.0218%) 同素異構轉變線同素異構轉變線：N

9、H 和和 NJ，GS 和和 GP4 Fe-Fe3C相圖中的轉變相圖中的轉變強調！強調！ 根據相圖規則，兩個單相區之間必然夾一個根據相圖規則，兩個單相區之間必然夾一個兩相區兩相區，兩相區的兩個相就由這兩個單相區的相組成。兩相區的兩個相就由這兩個單相區的相組成。LCAE + Fe3C1148萊氏體萊氏體Ld萊氏體萊氏體 Ld：A與與 Fe3C 的機械混合物的機械混合物成分：成分：4.3%C性能：硬而脆性能：硬而脆形態：點狀、短條狀形態：點狀、短條狀A 分布于分布于Fe3C基體上基體上1 共晶轉變共晶轉變2 共析轉變共析轉變ASFP + Fe3C727珠光體珠光體 P珠光體珠光體 P：F與與 Fe3

10、C 的機械混合物的機械混合物成分：成分：0.77%C性能：適中，介于性能：適中，介于 F 和和 Fe3C 之間之間形態：層片狀，粒狀形態：層片狀，粒狀Ld 降溫到降溫到 727時，時，A P，因此：因此：Ld (A+Fe3C) Ld (P+Fe3C)低溫萊氏體低溫萊氏體 Ld ：P 和和 Fe3C 的機械混合物的機械混合物 （變態萊氏體）（變態萊氏體）Fe-C 合金分類合金分類工業純鐵工業純鐵 C % 0.0218 % C % 0.0218 %鋼鋼 0.0218 % 0.0218 % C % 2.11 %C % 2.11 %亞共析鋼亞共析鋼 0.77 %0.77 %共析鋼共析鋼 0.77 %

11、0.77 % 過共析鋼過共析鋼 0.77 %0.77 %白口鑄鐵白口鑄鐵 2.11 % 2.11 % C % C % 6.69 %6.69 %亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 4.3 % 4.3 % 共晶白口鐵共晶白口鐵 4.3 % 4.3 % 過共晶白口鐵過共晶白口鐵 4.3 %4.3 %幾種幾種常見常見碳鋼碳鋼室溫組織室溫組織F F + + FeFe3 3C C (微量)500500室溫組織室溫組織: : 層片狀層片狀 P P ( ( F F + + 共析共析 FeFe3 3C C ) )500500珠光體珠光體強度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C 和 F 之間。室溫組織室溫組織: : F F

12、+ + P P，500500室溫組織室溫組織: :P P + + FeFe3C CII 400400室溫組織室溫組織: : （低溫）（低溫）萊氏體萊氏體 LeLe （P P + + FeFe3C CII + + 共晶共晶 FeFe3C C ）, , 500500萊氏體萊氏體 LeLe的性能：的性能：硬而脆硬而脆室溫組織室溫組織: :LeLe+ + P P + + FeFe3C CII 200200室溫組織室溫組織: :LeLe+ + FeFe3C CI 500500F F+P P P+Fe3CII P+Fe3CII+LeLe Le+Fe3CII Fe3C含碳量含碳量相對量相對量 C%F%，Fe

13、3C%HB：取決于相及相對量：取決于相及相對量C%HB 強度強度：C% 0.9% 塑性、韌性塑性、韌性：C%塑性塑性、韌性、韌性選擇材料方面的應用選擇材料方面的應用制定熱加工工藝方面的應用制定熱加工工藝方面的應用1. 分析零件的工作條件分析零件的工作條件, , 根據鐵碳合金成分、根據鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規律進行選擇材料。組織、性能之間的變化規律進行選擇材料。2. 根據鐵碳合金成分、組織、性能之間根據鐵碳合金成分、組織、性能之間 的變化的變化規律規律 , 確定選定材料的工作范圍。確定選定材料的工作范圍。1、在鑄造工藝方面的應用、在鑄造工藝方面的應用2、在熱鍛、在熱鍛、熱軋工藝方面的應用熱軋工藝方面的應用3、在熱處理工藝方面的應用、在熱處理工藝方面的應用鐵碳合金相圖練習題鐵碳合金相圖練習題一、一、 名詞解釋名詞解釋 相圖相圖 鐵素體鐵素體 奧氏體奧氏體 珠光體珠光體 滲碳體滲碳體 二、間答題二、間答題1 1、合金結晶有哪些類型？各自的結晶特征？、合金結晶有哪些類型？各自的結晶特征？2 2、按、按鐵碳相圖，鐵碳合金如何分類鐵碳相圖，鐵碳合金如何分類？其中三種鋼室溫組織？其中三種鋼