铁碳合金的基本组织与状态图

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1、机械混合物：由几个相组成的组织。例：珠光体：铁素体（间隙固溶体）与渗碳体（金属化合物）组成的机械混合物。例：80钢（含碳0.8%的碳素体）平衡状态下：粗珠光体或细珠光体或极细珠光体。1-5铁碳合金的基本组织与状态图1-5-1铁碳合金的基本组织液态：无限互溶固态：碳能溶于铁的晶体中，形成间隙固溶体，和固溶体与Fe3C构成机械混合物。(一)铁素体（F）碳溶于α—Fe（体心立方晶格）中形成间隙固溶体。由于体心立方晶格的间隙小，溶碳能力极差，在7270C时溶碳量为0.0218%，随着温度的下降溶碳逐渐减小，6000C时

2、为0.0057%，室温时几乎为零。因此铁素体在室温时性能几乎与纯铁相同，其强度、硬度不高，但有良好的塑性与韧度。体心立方晶格的铁存在于9100C以下和1390～15350C两个温度范围内，故铁素体也存在于这两个温度范围内。为了区别，将低温区铁素体称为α铁素体或低温铁素体；高温区铁素体称为δ铁素体或高温铁素体。14950C时，碳在δ—Fe中最大溶解度为0.09%。(二)奥氏体（A）（英国金属学家Austen)碳溶于γ—Fe（面心立方）中形成间隙固溶体。由于晶格间的最大空隙比α—Fe大，溶碳能力较大11480C时为

3、2.11%随温度下降溶碳量逐渐减小7270C时为0.77%。奥氏体存在于727～14950C的温度范围，强度低，塑性好，伸长率为40%，硬度（HB）为170～220，无铁磁性。奥氏体组织金相图(三)渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的具有复杂结构的金属化合物，含碳量6.69%。铁碳合金中，碳的含量超过碳在铁中的溶解度时，多余的碳便形成Fe3C。渗碳体的晶格是复杂斜方晶格，晶格中Fe和C都正离子化，Fe3C有明显的金属特性，能导电、有金属光泽。渗碳体组织金相图Fe3C的结构决定了它极硬（可刻画玻璃）、极脆，是铁碳合金中

4、的硬组元。熔点为12270C，无同素异晶转变。一定条件下（高温、长期保温）渗碳体可分解：Fe3C→3Fe+C（石墨）铁素体和球状石墨铁素体和团絮状石墨球墨铸铁的显微组织(四)珠光体（P）铁素体与Fe3C形成的混合物。所有含碳量超过0.02%的合金中，均发生珠光体转变，影响范围包括任何成分的铁碳合金，室温下的平衡组织都有珠光体存在。4.珠光体(P)铁素体和渗碳体组成的机械混合物。(五)莱氏体（Ld）（德国学者Ledebur)奥氏体和Fe3C组成的机械混合物，此反应发生于含碳量为2.0～6.67%的合金中。莱氏体（

5、ledeburite）莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为低温莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差5.莱氏体(Ld)奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。1-5-2Fe—Fe3C状态图几个概念：共晶转变：一定成分的液相在一定温度（恒温）下同时结晶出两个固相的转变。铁碳相图中C点。11480CL4.3%→

6、Ld（A2.11%C+Fe3C）共析转变：一定成分的固溶体在一定的恒温下同时析出个新固体的转变。铁碳相图中S点7270CA0.77%C→P（F0.0218%C+Fe3C）Fe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)Fe-Fe

7、3C相图的分析五个重要的成份点:P、S、E、C、K。四条重要的线:EF、ES、GS、FK。两个重要转变:共晶转变反应式、共析转变反应式。二个重要温度:1148℃、727℃。一二三四五六巧记铁碳相图：“一”指一种合金组织渗碳体（Fe3C）：特别需要注意从金属液态直接结晶出渗碳体称为一次渗碳体（Fe3CⅠ），而从A（奥氏体）中析出渗碳体称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。很易把两者混淆。“二”指二个坐标：Ｃ/％、Ｔ／0C；在画的时候容易忘记这两坐标标注。“三”指三个单项：Ａ（奥氏体）、Ｐ（珠光体）、Ｌd（莱氏体）。在铁碳

8、合金相图中，只有三个区域中是单项组织，其中在7270C以下含碳量为0.77％时，其成分只有Ｐ（珠光体），11480C以下含碳量为4.3％时，其成分只有Ｌd（莱氏体），在这些地方经常容易漏掉。“四”指四个含碳量：0.77％、2.11％、4.3％、6.69％；“五”指五种温度：15380C，11480C，12270C，9120C，7270C；六指六条线：(1)ACD液相线：其以上组织都是液