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1、重点：1．铁碳相图组成相2.合金的结晶过程分析3．铁碳相图应用难点：相图的分析学习要求：掌握“相构成组织、组织决定性能”的原则第四章铁碳合金的结构及其相图铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具；是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础；是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据。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。FeFe
2、3CFe2CFeCCC%(at%)→FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→一、铁碳合金的组元和相碳在δ-Fe中的固溶体称δ-铁素体，用δ表示。都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⒈组元：Fe、Fe3C⒉相⑴铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。⑵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
3、最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，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⑶渗碳体：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)。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++二
4、、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⇄E+Fe3C共晶产物是与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Ld表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线S⇄FP+Fe3C共析转变的产物是与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线又称A1线。⑶其它相
5、线GS,GP—⇄固溶体转变线,GS又称A3线。HN,JN—δ⇄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、、、、Fe3C⑵七个两相区:L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C三、典型合金的平衡结晶过程⑵钢(0.0218~2.11%C)高温组织为单相①亚共析钢(0.0218~0.77
6、%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)组织为单相铁素体。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)铸造性能好,硬而脆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)㈠工业纯铁的结晶过程NSJBHL+++合金液体在1-2点间转变为，3-4点间→，5-6点间→。到7
7、点，从中析出Fe3C。工业纯铁的结晶过程随温度下降，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。合金液体在1-2点间转变为。到S点发生共析转变：S⇄P+Fe3C,全部转变为珠光体。㈡共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程珠光体在光镜下呈指纹状。转变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为：珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。S点以下，共析中析出Fe3CⅢ，与共析Fe3C
8、结合不易分辨。室温组织为P。珠光体Q室温下，珠光体中两相的相对重量百分比是多少？Q43219含碳量在0.09~0.53%C亚共析钢冷却时发生包晶反应。以0.45%C的钢为例合金在4点以前通过匀晶—包晶—匀晶反应全部转变为。到4点，由中析出。到5点,成分沿GS线变到S点，发生共析反应转变为珠光体。温度继续下降，中析出Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合,且量少,忽略不计。+Fe3CⅢGSPABJH（三）亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，可以近似估
