详解铁碳相图
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二、铁碳合金相图的分析Fe-Fe3C相图如图3-25所示。
可以看出,Fe-Fe3C相图由三个基本相图(包晶相图、共晶相图和共析相图)组成。
相图中有五个基本相:液相L,高温铁素体相δ,铁素体相α,奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C。
这五个基本相构成五个单相区(其中Fe3C为一条垂线),并由此形成七个两相区:L+δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+γ、γ+ Fe3C 、γ+α和α+ Fe3C。
图3-25 以相组成物标注的铁碳合金相图在Fe-Fe3C相图中,ABCD为液相线,AHJECF为固相线。
相图中各特征点的温度、成分及其含义如表3-2所示。
Fe- Fe3CHJB水平线(1495︒C)为包晶线,与该线成分(0.09%~0.53%C)对应的合金在该线温度下将发生包晶转变:L0.53+ δ0.09→γ0.17(式中各相的下角标为相应的含碳量),转变产物为奥氏体。
ECF水平线(1148︒C)为共晶线,与该线成分(2.11%~6.69%C)对应的合金在该线温度下将发生共晶转变:L4.3→γ2.11 + Fe3C。
转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物,称为莱氏体,用符号“Le”表示。
莱氏体的组织特点为蜂窝状,以Fe3C为基,性能硬而脆。
PSK水平线(727︒C)为共析线,与该线成分(0.0218%~6.69%C)对应的合金在该线温度下将发生共析转变:γ0.77→α0.0218 + Fe3C。
转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物,称为珠光体,用符号“P”表示。
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。
共析线又称为A1线。
此外,Fe- Fe3C相图中还有六条固态转变线:GS、GP为γ⇄α固溶体转变线,HN、JN为δ⇄γ固溶体转变线,例如,GS线是冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。
GS线又称为A3线,JN线又称为A4线。
ES线为碳在γ-Fe中的固溶线。
在1148︒C,碳的溶解度最大,为2.11%,随温度降低,溶解度下降,到727︒C 时溶解度只有0.77%。
三、典型铁碳合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金,按成分可分为三类:⑴工业纯铁(<0.0218% C),其显微组织为铁素体晶粒,工业上很少应用。
⑵碳钢(0.0218%~2.11%C),其特点是高温组织为单相A,易于变形,碳钢又分为亚共析钢(0.0218%~0.77%C)、共析钢(0.77%C)和过共析钢(0.77%~2.11%C)。
⑶白口铸铁(2.11%~6.69%C),其特点是铸造性能好,但硬而脆,白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁(2.11%~4.3%C)、共晶白口铸铁(4.3%C)和过共晶白口铸铁(4.3—6.69%C)下面结合图3-26,分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。
图3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的位置㈠工业纯铁(图3-26中合金①)的结晶过程合金液体在1~2点之间通过匀晶反应转变为δ铁素体。
继续降温时,在2~3点之间,不发生组织转变。
温度降低到3点以后,开始从δ铁素体中析出奥氏体,在3~4点之间,随温度下降,奥氏体的数量不断增多,到达4点以后,δ铁素体全部转变为奥氏体。
在4~5点之间,不发生组织转变。
冷却到5点时,开始从奥氏体中析出铁素体,温度降到6点,奥氏体全部转变为铁素体。
在6-7点之间冷却,不发生组织转变。
温度降到7点,开始沿铁素体晶界析出三次渗碳体Fe3CIII。
7点以下,随温度下降,Fe3CIII量不断增加,室温下Fe3CIII的最大量为:%31.0%1000008.069.60008.00218.03=⨯--=ⅢCFeQ。
图3-27为工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图。
工业纯铁的室温组织为α+Fe3CIII,如图3-28所示,图中个别部位的双晶界内是Fe3CIII。
图3-27 工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图 图3-28 工业纯铁的显微组织 400× ㈡ 共析钢(图3-26中合金②)的结晶过程共析钢的含碳量为0.77%,超过了包晶线上最大的含碳量0.53%,因此冷却时不发生包晶转变,其结晶过程及组织转变示于图3 - 29。
解析铁碳相图中的点与线铁碳合金的基本相与Fe-Fe3C相图铁素体:碳溶解于α-Fe中的间隙固溶体,体心立方结构,塑性好,呈铁磁性,表示为F或α。
奥氏体:碳溶解于γ-Fe中的间隙固溶体,面心立方结构,塑性好,呈顺磁性,表示为A或γ。
渗碳体(Fe3C):铁与碳形成的间隙化合物,正交晶系.含碳量6.69%,硬而脆,230℃以下具有一定铁磁性各温度下的同素异构转变1538℃:L→δ-Fe(bcc结构)1394℃:δ-Fe→γ-Fe(fcc结构)912℃:γ-Fe→α-Fe(bcc结构)其实还存在两个特殊温度线,即1148℃共晶线,此线共晶点处由液相生成两种固相,另外一条是727℃共析线,此线共析点处由一个固相生成两个不同的固相Fe-Fe3C相图分析包晶转变(水平线HJB):δ0.09+L0.53=γ0.17(1495℃)共晶转变(水平线ECF):L4.3=γ2.11+Fe3C(1148℃)反应产物称为莱氏体,以Ld表示。
凡是含碳量在2.11%-6.69%范围内的合金,都要发生共晶转变。
共析转变(水平线PSK):γ0.77=α0.0218+Fe3C(727℃)反应产物称为珠光体,以P表示。
凡是含碳量在0.0218%-2.11%范围内的合金,都要发生共析转变.几个重要的点A(0%,1538℃)B(0.51%,1495℃)C(4.3%,1148℃)E(2.11%,1148℃)G(0%,912℃)H(0.09%,1495℃)J(0.17%,1495℃)N(0%,1394℃)P(0.0218%,727℃)三条重要的线GS线:GS线又称为A3线,它是冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线。
ES线:ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线,当温度低于此曲线时,从奥氏体中析出二次渗碳体,用Fe3CⅡ表示,因此该曲线又称二次渗碳体的开始析出线。
ES线也叫Acm 线。
PQ线:PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。
当温度低于此曲线时,就要从铁素体中析出三次渗碳体,用Fe3CⅢ表示,因此该曲线又称三次渗碳体的开始析出线。
Fe-C相图详解图1 Fe-Fe3C合金相图1、相图中的基本相及其符号表示(1)液相(L):铁碳合金在熔化温度以上形成的均匀液体。
(2)高温铁素体(δ):碳固溶在δ-Fe中形成的间隙固溶体,呈体心立方晶格结构;因存在的温度较高,故称高温铁素体或δ固溶体,在1394℃以上存在;在1495℃时溶碳量最大,碳的质量分数为0.09%。
(3)铁素体(α/F):碳固溶在α-Fe中形成的间隙固溶体,呈体心立方晶格结构;由于晶格间隙很小,其溶碳能力很低,常温下仅能溶解为0.0008%的碳,在727℃时最大的溶碳能力为0.02%,因此其性能几乎和纯铁相同,强度、硬度不高,但具有良好的塑性与韧性。
(4)奥氏体(γ/A):碳固溶在γ-Fe中形成的间隙固溶体, 呈面心立方晶格结构,是钢铁的一种层片状的显微组织;由于八面体间隙较大,因此可以容纳更多的碳;奥氏体塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性。
(5)渗碳体(Fe3C):铁与碳形成的金属化合物;渗碳体的含碳量为ωc=6.67%,熔点为1227℃;其晶格为复杂的正交晶格,硬度很高,塑性、韧性几乎为零,脆性很大;在铁碳合金中有不同形态的渗碳体,其数量、形态与分布对合金的性能有直接影响:一次渗碳体(Fe3C I):液相合金冷却到液相线以下时析出的渗碳体,为块状。
共晶渗碳体(Fe3C共晶):莱氏体中的渗碳体,呈骨骼/树枝状。
二次渗碳体(Fe3C II):由奥氏体中析出的渗碳体,为网状。
共析渗碳体(Fe3C共析):珠光体中的渗碳体,呈片状。
三次渗碳体(Fe3C III):从铁素体晶界上析出,沿铁素体晶界呈断续片状/短棒状分布。
(6)珠光体(P):铁素体和渗碳体一起组成的机械混合物;力学性能介于两者之间。
(7)莱氏体(Ld/Ld’):常温下是珠光体、渗碳体和共晶渗碳体的混合物;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,称为变态莱氏。
铁碳平衡图(iron-carbon equilibrium diagram ),又称铁碳相图或铁碳状态图。
它以温度为纵坐标,碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件(铁-石墨)和亚稳条件(铁-碳化铁)下(或极缓慢的冷却条件下)以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系。
简史早在 1868 年,俄国学者切尔诺夫(Д.к.Чернов)就注意到只有把钢加热到某一温度”a”以上再快冷,才能使钢淬硬,从而有了临界点的概念。
至1887~1892年奥斯蒙(F.Osmond)等利用热分析法和金相法发现铁的加热和冷却曲线上出现两个驻点,即临界点A3和A2,它们的温度视加热或冷却(分别以Ac和Ar表示)过程而异。
奥斯蒙认为这表明铁有同素异构体,他称在室温至A2温度之间保持稳定的相为α铁;A2~A3间为β铁;A3以上为γ铁。
1895年,他又进一步证明,如铁中含有少量碳,则在690或710℃左右出现临界点,即Ar1点,标志在此温度以上碳溶解在铁中,而在低于这一温度时,碳以渗碳体形式由固溶体中分解出来,随铁中碳量提高,Ar3下降而与Ar2相合,然后断续下降,至含碳为0.8~0.9%时与Ar1合为一点。
1904年又发现A4至熔点间为δ铁。
以上述临界点工作的成果为基础,1899年罗伯茨-奥斯汀(W.C.Roberts-Austen)制定了第一张铁碳相图;而洛兹本 (H.W.Bakhius Roozeboom)更首先在合金系统中应用吉布斯(Gibbs)相律,于1990年制定出较完整的铁碳平衡图。
随着科学技术的发展,铁碳平衡图不断得到修订,日臻完善。
目前采用的铁碳平衡图示于图1,图中各重要点的温度、浓度及含义如下表所列。
当铁中含碳量不同时,得到的典型组织如图2所示。
铁碳平衡图释义纯铁有两种同素异构体,在912℃以下为体心立方的α-Fe;在912~1394℃为面心立方的γ-Fe;在1394~1538℃(熔点)又呈体心立方结构,即δ-Fe。
铁碳合金相图图文解析一、铁碳图相简介:Fe-C合金相图实际上是Fe-Fe3C相图,铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具,是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础,也是制定各种热加工工艺的依据。
1、Fe-C相图中重要的点2、Fe-C相图中重要的线3、Fe-C合金平衡结晶过程Fe-Fe3C相图中的相:Ⅳ、过共析钢(0.77%<2.11%)Ⅴ、共晶白口铁(C%=4.3%)Ⅶ、过共晶白口铸铁(C%>4.3%)二、钢中常见组织分类:奥氏体:碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体,仍保持γ-Fe的面心立方晶格特征:奥氏体塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性铁素体:碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体,具有体心立方晶格,溶碳能力极差;特征:具有良好的韧性和塑性;呈明亮的多边形晶粒组织;马氏体:碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体,体心正方结构;常见的马氏体形态:板条、片状;板条马氏体:在低、中碳钢及不锈钢中形成,由许多成群的、相互平行排列的板条所组成的板条束。
空间形状是扁条状的,一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束(通常3到5个);片状马氏体(针状马氏体):常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中;当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时,便称为隐晶马氏体。
在生产中正常淬火得到的马氏体,一般都是隐晶马氏体。
回火马氏体:低温(150~250oC)回火产生的过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物共同组成的组织。
这种组织极易受腐蚀,光学显微镜下呈暗黑色针状组织(保持淬火马氏体位向),与下贝氏体很相似,只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
渗碳体:碳与铁形成的一种化合物Fe3C;特征:含碳量为6.67%,具有复杂的斜方晶体结构;硬度很高,脆性极大,韧性、塑性几乎为零;珠光体:铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体组成的片层相间的机械混合物;特征:呈现珍珠般的光泽;力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好;片状珠光体:铁素体和渗碳体以薄层形式,交替重叠形成的混合物;根据珠光体片间距的大小不同可以分为:珠光体(片间距450~150nm,形成温度范围A1~650℃,在光学显微镜下能明显分辨出来)索氏体(片间距150~80nm,形成温度范围650~600℃,只有高倍光学显微镜下才分辨出来)屈氏体(片间距80~30nm,形成温度范围600~550℃,只能用电子显微镜才能分辨出来)粒状珠光体:由铁素体和粒状碳化物组成。
【钢热处理知识】史上最详尽铁碳相图图文讲解喜欢就果断分享吧!铁碳合金,是以铁和碳为组元的二元合金。
铁基材料中应用最多的一类——碳钢和铸铁,就是一种工业铁碳合金材料。
搞机械的,最应该掌握的材料就是铁碳合金材料。
铁碳相图一、Fe-Fe3C相图的组元1.Fe组元δ -Fe(bcc) --1394℃--γ-Fe(fcc)--912℃--- a -Fe(bcc) (同素异构转变)强度低、硬度低、韧性、塑性好2.Fe3C ( Cem, Cm)熔点高,硬而脆,塑性、韧性几乎为零。
二、Fe-Fe3C相图中的相1.液相L2.δ相高温铁素体(C固溶到δ -Fe中——δ相)3.α相铁素体F (C固溶到α-Fe中——α相)强度、硬度低、塑性好(室温:C%=0.0008%, 727度:C%=0.0218%)4.γ相、A奥氏体(C固溶到γ-Fe中——γ相)强度低,易塑性变形5.Fe3C三、相图分析1.三条水平线和三个重要点(1)包晶转变线HJB:1495摄氏度,C%=0.09-0.53%LB+δH------AJ 即L0.53+ δ0.09------- A0.17(2)共晶转变线ECF,1148摄氏度,C%=2.11---6.69%L4.3---- A2.11+Fe3C(共晶渗碳体)——Le4.3 高温莱氏体Le,Ld(3)共析转变线PSK,727摄氏度,C%=0.0218---6.69%As----FP+Fe3C(共析渗碳体)A0.77---- F0.0218+Fe3C——P(珠光体)珠光体的强度较高,塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间Le---- P+Fe3CII+Fe3C共晶------低温莱氏体Le’2.液固相线液相线ACD固相线AECF3.溶解度线ES线碳在A中的固溶线,1148摄氏度,2.11%——727摄氏度,0.77%,Fe3CIIPQ线碳在F中的固溶线,727摄氏度,0.0218%——0.0008%室温,Fe3CIII4.GS线5. 特征点6.特征线表四、基于Fe-Fe3C相图的Fe-C合金分类1.工业纯铁,C%<=0.0218%2.钢0.0218%<C%<= 2.11%亚共析钢 0.0218%<C%<0.77%共析钢 0.77%过共析钢 0.77%<C%<= 2.11% 3.白口铸铁2.11%<C%<6.69%亚共晶白口铸铁 2.11%<C%<4.3%共晶白口铸铁 4.3%过共晶白口铸铁 4.3 %<C%<6.69%在铁碳合金中一共有三个相,即铁素体、奥氏体和渗碳体。
详解铁碳相图(注:在解读上面铁碳相图之前,我们要明白纯铁在不同的温度下会发生同素异晶转变,这个对于我们解读上面相图很有用。
)1:ACD线:ACD线上面完全是液相,没有固相产生。
在温度1538℃时候,此时的液态铁的晶格类型为δ-Fe,如果此时的碳溶解在δ-Fe的晶格间隙中,那么就会产生一种新的相,即为铁素体相,为了区别碳溶解在α-Fe中的铁素体相,分别给它们前面加上一个δ或者α,即如果是碳溶解到晶格类型为δ-Fe的间隙中形成间隙固溶体相的就命名为δ-铁素体或直接写δ,如果是溶解到晶格类型为α-Fe的间隙中形成间隙固溶体相的就命名为α-铁素体或α或F。
伴随着温度的下降,组元----温度----成分三者是这个铁碳相图的核心理念。
要看懂这个相图,弄明白组元----温度----成分关系,就能读懂这个相图。
从图中你可以看见,即便同一个温度,不同的碳含量,它的成分是不一样的,这就是为什么要提到组元----温度----成分这三者关系的原因。
而铁碳相图会一直要用到这三者的关系来加以理解。
重点:铁素体就是碳溶解到δ-Fe和α-Fe的晶格间隙而形成的一种间隙固溶体相。
2:AEC区域和CDF区域AEC和CDF区域有液相也有固相,但是,它们的成分是不一样的,AEC区域为什么是奥氏体+液相呢?为什么CDF区域是渗碳体+液相呢?首先,AEC区域之所以是奥氏体+液相,那是因为在1500℃---1148℃时候δ-Fe会转变成γ-Fe(转变温度为1394℃),也就是说,当温度从1394℃再次冷却到1148℃的时候,这时候δ-Fe已经转变成了γ-Fe,此时的碳就会溶解到γ-Fe晶格中形成一种新的间隙固溶体相,即为奥氏体,由于受到温度原因,液相并没有全部结晶,所以在AEC区域中的成分就是奥氏体—液相。
很有意思的如果碳含量达不到析出渗碳体的碳含量要求的话,液相是不会析出渗碳体,那么从图中可以看出,要从液相中析出渗碳体的的碳含量要求是必须大于或等于3.4%,即为图中的点C,而这个点也有意义的,它就是共晶点。
由于它是第一次析出的,可以为之后析出的渗碳体加以区别可以称其为一次渗碳体。
重点:A:如果要使得液相要析出渗碳体(一次渗碳体),必须要使得液相的碳含量大于或等于4.3%,否则,液相只能析出渗碳体。
碳要么溶解在铁的晶格间隙中形成间隙固溶体相要么就和铁元素反应生成一种金属化合物相(渗碳体即为金属化合物相)。
B:奥氏体是碳溶解到γ-Fe的晶格间隙中形成的一种新的间隙固溶体相。
C:一次渗碳体是从液相中析出,二次渗碳体是从奥氏体析出,三次渗碳体是从铁素体析出。
3:ECF水平线:这条水平线是一条共晶线,C为共晶点。
温度为1148℃。
这条水平线是在碳含量为2.11%---6.69%,很明显,这是铸铁区域,(其实在分析铁碳相图如果把它分为3个区域(即纯铁、钢、铸铁)来分析更为好理解。
)在碳含量为2.11%---4.3%区域为亚共晶铸铁,在碳含量为4.3%时候会发生共晶反应,成为共晶铸铁,当碳含量为4.3%---6.69%时候,这部分的铸铁称为过共晶铸铁。
首先,我们来分析共晶点,当此时的液相碳含量为4.3%时,那么此时的液相在温度1148℃会发生共晶转变,液相会生成奥氏体+铁素体,这2部分都是不同的相,混合在一起,生成一种新的机械混合物相,即为莱氏体,用Ld表示。
也就是说此时的铸铁的组织为莱氏体。
当碳含量为 3.0%时,此时的铸铁的组织成分又会是什么呢?首先碳含量为 3.0%小于4.3%,这是不足以发生共晶转变的,而我们也清楚,莱氏体是由于共晶转变才产生的,也就是说如果不发生共晶转变,就不会有莱氏体产生,可是我们可以从图中看见,在ECF水平线的下面,我们看见在2.11%--4.3%区域,温度在1148℃---727℃之间的组织成分是A+Fe3CⅡ+Ld(奥氏体+二次渗碳体+莱氏体),前面我们说此时的碳含量为3.0%是不会发生共晶转变,按照分析就在ECF水平线下方就不应该有莱氏体,这是为什么呢?这个问题可以说是组元---温度----成分最佳的运用了,解析如下:首先,碳含量为3%,并不意味着这个碳含量始终在结晶过程中一直不变的,它是会随着结晶过程而发生改变的,也就是亚共晶铸铁,它即便在初始条件下虽然碳含量不满足共晶反应,但是随着结晶过程的发展,它会努力的去增加自身的碳含量的数值,以求达到 4.3%的碳含量来发生共晶反应,这个过程中就是先从含碳量为3%的液相中析出奥氏体(3%小于4.3%,是不可能析出渗碳体的,所以它析出的是奥氏体),然后随着温度的冷却,液相全部结晶,此时奥氏体的碳溶解度随着温度的下降溶解度越来越小,此时的碳会析出来,但是不是析出单质碳,碳不单独析出,而是先和铁发生反应再析出,即为二次渗碳体,为金属化合物相,由于,随着二次渗碳体的不断析出,很明显,奥氏体的碳含量必定不断的减少,按理来说,奥氏体的碳含量怎么也无法提高到 4.3%来发生共晶反应,实际上奥氏体的减少量要远远多于碳的损失量,所以碳的百分比是在增加的,而不是减少的,那么,当碳含量不断的增加,一直增加到4.3%时候,此时的共晶转变便可以发生,莱氏体便会产生,由于奥氏体并未全部转变为二次渗碳体析出,所以,在ECF水平线区域,温度在1148℃---727℃之间的组织成分是A+Fe3CⅡ+Ld(奥氏体+二次渗碳体+莱氏体)。
同理,在4.33%--6.69%区域内,过共晶铸铁的组织成分也如同亚共晶铸铁一样分析,不同之处就是过共晶铸铁的碳含量起始值是高于4.3%的,很明显,它必须减少其自身的碳含量,才能发生共晶转变。
重点:A:在分析相图时候,可以把相图分为3个区域来分析,分别为碳含量0%---0.0218%的纯铁,碳含量为0。
0218%---2.11%的钢,碳含量为2.11%---6.69%的铸铁。
B:碳含量不是固定值,它会随着结晶过程不断的变化着。
C:不论是亚共晶还是过共晶,它都会发生共晶反应,亚共析和过共析同样都会发生共析反应的。
D:要发生共晶反应,除了温度必须达到1148℃,还必须使得碳含量为3.4%,否则不能发生共晶反应,对于亚共晶而言,它只能在结晶过程中提高碳含量以达到共晶反应的条件要求,而对于过共晶而言,它只能在结晶过程中减少其碳含量以求达到共晶反应的条件要求。
共析转变亦如此。
4:GS(A3)线和SE(Acm)线:这2条线很重要。
A3线它是奥氏体减少量的线,而Acm线是奥氏体的碳含量减少线。
注意区别,一条是奥氏体含量减少量线,一条是奥氏体含碳量减少线。
GSE线横跨工业纯铁和钢区域,点G为900℃,而铁在912℃的时候是会发生同素异晶转变的,即γ-Fe转变为α-Fe,也就意味着GSE线上的奥氏体里面的铁的晶格类型是会发生转变的,那么我们再前面说到过铁素体的来源,由于铁的晶格类型转变,GSE线上面有一部分的铁晶格类型为α-Fe,很明显,此时的碳要是溶解到α-Fe就会有α-铁素体产生,也就是α或F。
在工业纯铁区域,即碳含量0%---0.0218%区域,由于受到碳含量的影响,当温度从900℃冷却,奥氏体就全部转变为铁素体,没有残留奥氏体,而当碳含量超过0.0218%(此时已经进入钢的领域),并且在一定的温度区域,奥氏体并没有全部转变为铁素体,如GPS 区域,这里也进一步说明了组元----温度----成分三者之间的关系对于分析相图来说是非常重要的。
要分析GSE线一定要双重分析工业纯铁和钢,单独分析不那么好理解。
GP线在工业纯铁区域,而GS线一部分在纯铁区域一部分在钢的区域,但没有必要搞的那么细。
我们可以这样来理解:首先:在工业纯铁区域,即碳含量为0%---0.0218%区域,随着温度从900℃冷却,奥氏体会完全转变为铁素体,随着温度不断的下降,铁素体的碳溶解度下降,此时会从铁素体析出渗碳体,由于前面说到过,从铁素体析出的铁素体是三次渗碳体。
由于三次渗碳体析出的量非常少,所以认为工业纯铁的组织即为铁素体,但是,我们心里要清楚,应该还有微量的三次渗碳体。
其次:在碳含量为0.0218%---0.77%亚共析钢区域,重点分析GS线,GS线也为A3线,它是描述奥氏体含量减少的一条重要的线,当温度从900℃冷却,此时的奥氏体并不像和工业纯铁一般,奥氏体完全转变为铁素体,而是有一部分转变为铁素体,那就意味着在奥氏体里的铁晶格只有一部分发生晶格转变。
再者:在碳含量为0.77%---2.11%的过共析钢区域,此时的碳含量导致了奥氏体并不是析出铁素体,而是析出二次渗碳体,这是必须要注意它与亚共析钢的区别。
最后:这是最主要的一点。
上面分析了纯铁、亚共析钢、过共析钢的奥氏体转变区别,一个完全转变成铁素体,一个部分转变成铁素体,一个干脆不转变成铁素体而是转变成二次渗碳体。
这个转变的区别主要和组元、温度有关。
之前说到过A3线是奥氏体含量减少线,而Acm是奥氏体的含碳量减少线,下面就来解析为什么要这么说!解析:同共晶分析一样,共析转变也要达到一定的温度(727℃)和碳含量(0.77%)的,否则是不会发生的,对于初始碳含量小于0.77%的只能在结晶过程中提高碳含量才能发生共析转变,对于初始碳含量大于0.77%的只能在结晶过程中减少碳含量才能发生共析转变。
在S点,即为共析点,当温度727℃,奥氏体碳含量为0.77%时候就会发生共析转变,产生铁素体+二次渗碳体的机械混合物,即为珠光体,用P表示。
当我们取初始碳含量为0.4%,这个很明显是亚共析钢,那么它的组织是什么呢?碳含量为0.4%小于0.77%,此时不会发生共析反应,在温度冷却过程中,奥氏体有一部分转变为铁素体,铁素体是碳溶解于α-Fe形成的,所以,这就是说明了奥氏体的碳含量在减少,减少的量就是α-铁素体碳含量增加的量,但是和亚共晶一样,其奥氏体减少量要远远多于碳减少量,所以,A3线就是用来描述这个奥氏体含量减少量的曲线。
那么现在很明确了,当温度还没有达到共析转变时候,此时0.4%的碳含量的亚共析钢,在温度900℃---727℃这个区域,它的组织应该为奥氏体+铁素体,当温度冷却到727℃以下,此时亚共析钢一样会发生共析反应。
它就是在结晶过程中,不断的使其奥氏体含量减少量超过碳含量的减少量来相应的增加奥氏体中的碳含量的百分比以求达到共析转变的条件。
(这句话很拗口,用数据来表示就清楚了)我们知道奥氏体就是由γ-Fe+碳组成的(其实就是碳溶解在γ-Fe间隙中),如果我们假设γ-Fe有6个单元,而碳有2单元,那么很明显奥氏体的碳含量为2/(2+6)*100%=25%,如果此时γ-Fe减少量为2,而碳减少量为0.1,很明显γ-Fe减少量超过碳减少量,此时奥氏体的碳含量就为48.7%,此时奥氏体的碳含量便增加了。
其实上面说奥氏体减少量超过碳含量减少量的说法也不是非常准确,不过奥氏体减少量其根本在于γ-Fe减少量多于碳含量减少量而已。