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1、第四章铁碳合金的结晶铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→1.铁碳合金的组元Fe、Fe3C4.1铁碳合金的组元和相（1）Fe过渡族元素,熔点或凝固点为1538℃,。纯铁从液态结
2、晶为固态后,继续冷却到1394℃及912℃时,先后发生两次同素异构转变。工业纯铁的机械性能特点:强度低、硬度低、塑性好。主要机械性能如下：抗拉强度σb:180MPa～230MPa屈服强度σ0.2:100MPa～170MPa延伸率δ:30%～50%断面收缩率ψ:70%～80%冲击韧度ak:1.6×106J/m2～2×106J/m2硬度:50HB～80HB(2)Fe3CFe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物,通常称为渗碳体,用Cm表示。渗碳体的机械性能特点:硬而脆,大致性能如下：抗拉强度极限σb延伸
3、率δ断面收缩率ψ冲击韧度ak硬度30MPa000800HB是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体⒉铁碳合金的相(1)液相L(2)δ相：高温铁素体，在1394℃以上存在(3)铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。(4)奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒
4、，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体(5)渗碳体：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨钢中的渗碳体⒈特征点⇄⇄⇄⇄⇄LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++4
5、.2铁碳合金相图的分析⒉特征线⑴液相线—ABCD，固相线—AHJECFD⑵三条水平线：HJB：包晶线LB+δH⇄JECF：共晶线LC⇄(AE+Fe3C)共晶产物是A与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Le（或Ld）表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线AS⇄(FP+Fe3C)共析转变的产物是F与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。PSK线
6、又称A1线。⑶其它相线GS,GP—A⇄F固溶体转变线,GS又称A3线。HN,JN—δ⇄A固溶体转变线，ES—碳在-Fe中的固溶线。又称Acm线。PQ—碳在-Fe中的固溶线。⑶三个三相区：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三条水平线⒊相区⑴五个单相区：L、、A（）、F（）、Fe3C⑵七个两相区:L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C3.3典型铁碳合金的平衡结晶过程⑵钢(0.0218~2.11%C)①亚共析钢(
7、0.0218~0.77%C)②共析钢(0.77%C)③过共析钢(0.77~2.11%C)铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁(<0.0218%C)亚共析钢共析钢过共析钢共晶白口铁过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁⑶白口铸铁(2.11~6.69%C)①亚共晶白口铸铁(2.11~4.3%C)②共晶白口铸铁(4.3%C)③过共晶白口铸铁(4.3~6.69%C)工业纯铁亚共析钢过共析钢过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁共析钢共晶白口铁1.工业纯铁的结晶过程合金液体在1-2点间转变为，3-4点间
8、→A5-6点间A→F。到7点，从F中析出Fe3C。随温度下降，Fe3CⅢ量不断增加，合金的室温下组织为F+Fe3CⅢ。室温下Fe3CⅢ最大量为:从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3CⅢ表示。Fe3CⅢ以不连续网状或片状分布于晶界。F或F+Fe3CⅢ，Fe3CⅢ通常沿晶界析出。工业纯铁室温组织:F晶界2.共析钢的结晶过程合金液体在1-2点间转变为A,到S点发生共析转变：AS⇄(FP+Fe3C)A全部转变为珠光体。珠光体在光镜下呈指纹状.相变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为：珠光体中的渗
