铁碳合金相图

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1、上海海事大学刘伯洋铁碳合金二元相图海洋材料科学与工程研究院纯铁的冷却曲线纯铁屈服强度(σ0.2)：100~170MPa抗拉强度(σb)：180~270MPa伸长率(δ)：30％~50％断面收缩率(ψ)；70％~80％冲击韧度(αK)；160~200J/cm2硬度HBS：50~80纯铁的塑性韧性好，但强度硬度低，很少用作结构材料。由于纯铁具有高的磁导率，软磁材料纯铁的冷却曲线奥氏体（γ或A）低温铁素体（α或F）溶解碳溶解碳铁碳合金的相结构溶解碳高温铁素体（δ）铁素体铁素体：是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体

2、，用符号“α”（或F）表示，呈体心立方晶格，碳在α-Fe中溶解度极小，在727℃时达到最大溶解度0.0218%。铁素体的显微组织为多边形晶粒。铁素体性能：铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好，而强度、硬度低。（δ=30%~50%，AKU=128~160J）,σb=180~280MPa，50~80HBS）奥氏体奥氏体：是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，用符号“γ”（或A）表示，呈面心立方晶格。碳在γ-Fe中的溶解度要比在α-Fe中大，在727℃时为0.77%，在1148℃时溶解度最大，可达2.11%。奥氏体

3、是一种高温组织，稳定存在的温度范围为727~1394℃，显微组织为多边形晶粒。奥氏体性能：相对于铁素体具有一定的强度和硬度，塑性和韧性也好。（σb=400MPa，170~220HBS），塑性和韧性也好（δ=40%~50%）。具有顺磁性，可作为无磁钢。无磁钢：没有铁磁性从而不能被磁化的稳定奥氏体钢。Fe-Mn-Al-C系列奥氏体，其电磁性能(磁导率)，组织稳定，力学性能优良，磁导率低而电阻率高，在磁场中的涡流损耗极小。无磁钢的用途：（1）石油钻井无线随钻侧斜系统(MWD)：是在油田钻井过程中的专业定向仪

4、器。一般用于定向井，而定向井需要测斜度及方位的，测斜时仪器在无磁钻具内部可以免受外界磁场的影响从而保证结果的准确性。（2）高压电器和大中型变压器油箱内壁、铁芯拉板、线圈夹件、螺栓、套管、法兰盘等漏磁场中的结构件；（3）起重电磁铁吸盘、磁选设备筒体、选箱以及除铁器、选矿设备等；NMS-140双相不锈钢(DSS，DuplexStainlessSteel)：是指不锈钢中既有奥氏体又有铁素体组织结构的钢种，习惯称α+γ双相不锈钢或双相不锈钢。Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。该类钢兼有奥氏体和

5、铁素体不锈钢的特点。其中双相不锈钢的耐孔蚀性能、耐腐蚀性能优于超低碳合金钢（316L）与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。具有优良的耐孔蚀性能。主要用于海水淡化。渗碳体渗碳体(中间相-尺寸因素化合物-间隙化合物)：当铁碳合金中碳含量超过它在铁中的溶解度限度时，多余的碳主要和铁形成的一种具有复杂晶格的金属化合物Fe3C。是它的碳质量分数Wc=6.69％。渗碳体性能：

6、其力学性能特点是硬度高(约800HBW)，脆性大，塑性几乎为零。弱铁磁性（＜230℃），理论熔点1227℃。介稳定化合物，分解：Fe3C→3Fe+C（石墨碳）。石墨：六方晶系；化学键：σ键+π键C从Fe中析出时，通常以Fe3C的形式存在，而非石墨，因为形成前者碳原子扩散距离短。铁碳合金相图实线：Fe-Fe3C介稳定系相图虚线：Fe-C（石墨）稳定系相图图中各特性点的符号是国际通用的，不能随意更换。单相区5个双相区7个三相区3个γL+γ包晶转变线（HJB）：含碳0.53%的液相与含碳0.09%的δ铁素体

7、发生反应，生成含碳0.17%的奥氏体。碳含量小于2.11%的合金在冷却的历程中，都可在一个温度区间得到单相的奥氏体。简化的铁碳相图对于铁碳合金来说，由于包晶反应温度高，碳原子的扩散较快，所以包晶偏析并不严重。但对于高合金钢来说，合金元素的扩散较慢，就可能造成严重的包晶偏析。包晶偏析造成钢凝固剩余有δ相，其与γ相致密度不同会造成巨大的组织应力，使铸坯出现热裂纹，尤其对连铸坯，这种包晶钢的热裂纹仍是一个需要克服的难题。转变产物是γ相和Fe3C的机械混合物，称为莱氏体（Ld）。其中Fe3C称为共晶渗碳体。γ

8、共晶相图莱氏体（组织）莱氏体：是铁碳合金冷却到1148℃时共晶转变的产物，是介稳相。由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体，用符号“Ld”表示；存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号“Ldˊ”表示，组织由渗碳体和珠光体组成。莱氏体性能：莱氏体的力学性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差，几乎为零。转变产物为珠光体，用符号P表示。组织中的Fe3C称为共析渗碳体。γ珠光体珠光体：珠光体是奥