铁碳合金相图

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1、铁碳相图iron-carbondiagram主要的内容1.铁碳合金状态图2.铁碳合金的结晶过程和组织变化3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系Fe—C合金概述钢(Steels)和铸铁(Castirons)是现代机械制造工业中应用最广的金属材料，虽然种类很多，成分不一，其基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合金（alloysoftheiron－carbonsystem）。铁碳相图(iron-carbondiagram)描述了钢铁材料的成分、温度与组织（相）之间的关系，是了解钢铁材料的基础。Fe—C合金概述在铁碳合金中，Fe与C可以形成一系列化合物：Fe3C、F

2、e2C、FeC。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C,Fe3C-Fe2C,Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。Fe-Fe3C相图1.Fe—C合金中的组元铁碳合金中组元：纯铁(Fe)渗碳体（Fe3C）(1)纯铁（Fe）纯铁（pureiron）纯铁固态下具有同素异构转变（allotropictransformation）纯铁具有磁性转变（770℃磁性转变、magnetictransformation）。纯铁的同素异构转变纯铁的冷却曲

3、线及晶体结构变化概念铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）(2)渗碳体(Fe3C)－A渗碳体（cementite）是Fe—C合金中碳以化合物(Fe3C)形式出现的。Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表示这个临界点。Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条状。2.Fe—C合金中的基本相在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件

4、(成分，温度)下，可有五（六）个基本相：L相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、（石墨G）。（1）液相(L)Fe与C在高温下形成的液体溶液。(ABCD线以上)（2）δ相[高温铁素体（hightemperatureferrite）]Fe—C合金中的基本相（3）奥氏体（austenite）奥氏体(γ或A)是C溶解于γ—Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体（austenite）。Fe—C合金中的基本相（4）铁素体（ferrite）铁素体（α或F）是C溶于α－Fe形成的间隙固溶体称为铁素体（ferrite）。（5）渗碳体（cementite）前面已讨论过（6）石墨（C）在一些条件下，碳可以以游

5、离态石墨（graphite）(hcp)稳定相存在。所以石墨在于Fe—C合金铸铁中也是一个基本相。3.Fe—Fe3C相图分析如图为Fe—Fe3C相图全貌。根据分析围绕三条水平线可把Fe—Fe3C相图分解为三个部分考虑：左上角的包晶部分，右边的共晶部分，左下角的共析部分。分析点、线、区特别是重要的点、三条水平恒温转变线、重要的相界线（1）Fe—Fe3C相图的点Fe—Fe3C相图相图中的各特性点所对应的温度、成分和意义如下表：A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、N、P、S、Q各点（表2-1）（2）Fe—Fe3C相图的线。A.三条水平线①HJB--包晶转变线：（1459℃）L0.

6、53+δ0.09γ0.17（LB+δHγJ）转变产物为奥氏体(austenit)强度低，塑性好A.三条水平线②ECF--共晶转变线：（1148℃），L4.3γ2.11+Fe3C（LCγE+Fe3C）转变产物为莱氏体（ledeburite），用Ld表示。硬、脆、无法加工A.三条水平线③PSK--共析转变线(A1线):（727℃）γ0.77α0.0218+Fe3C（γSαP+Fe3C）转变产物为α和Fe3C组成的机械混合物称为珠光体（pearlite），用P表示。塑性、韧性、硬度介于α和Fe3C之间。B.两条磁性转变线①A0线(虚线):渗碳体的磁性转变线，230℃以上无磁性，23

7、0℃以下铁磁性。②MO(A2线）：铁素体的磁性转变线。770℃以上无磁性，770℃以下铁磁体。A2温度又称居里点。A0、A1、A2、A3、Acm线温度依次升高。C.几条重要的相界线(固态转变线)①GS线(A3线)：冷却时从γ中开始析出或加热时α全部溶入γ中的转变线.②ES线(Acm线)：碳在γ中的溶解度曲线。冷却时从γ中开始析出Fe3CⅡ或加热时Fe3CⅡ全部溶入γ中的转变线.C.几条重要的相界线(固态转变线)③PQ线：碳在α中的溶解度线.。冷却时从α中开始析出Fe3CⅢ或加热时Fe3CⅢ全部溶入α中的