铁碳合金基本相

F % ≈ 1 – 12 % = 88 %
珠光体
强度较高，塑性、韧性和硬度介于 Fe3C 和 F 之间。
室温组织: 层片状 P ( F + 共析 Fe3C ) 500×
(3)亚共析钢 ( C % = 0.4 % )结晶过程
各组织组成物的相对量：
P % = ( 0.4 – 0.0218 ) / ( 0.77 – 0.0218 ) ≈ 51 % F % ≈ 1 – 51 % = 49 %

白口铸铁 —— 2.11 % ＜ C % ＜ 6.69 % 亚共晶白口铁 ＜ 4.3 % 共晶白口铁 ＝ 4.3 % 过共晶白口铁 ＞ 4.3 % 类型 钢号 碳质量分数／％ 亚共析钢 20 45 60 0.20 0.45 0.60 共析钢 T8 0.80 过共析钢 T10 T12 1.00 1.20
(4)各相的质量： QL= 50×2/3 = 33.3（kg) Qα = 50-33.3 = 16.7（kg)
2) 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。（ No ）
3) 晶粒度级数数值越大，晶粒越细。（Yes ）
5. 1) 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将： a. 越高 b. 越低 c. 越接近理论结晶温度
2) 为细化晶粒，可采用： a. 快速浇注 b. 加变质剂
√ √
c. 以砂型代金属型
各相的相对量：
Fe3CII % ≈ 1.2 / 6.69 = 18 % F % ≈ 1 – 18 % = 82 %
室温组织
P + Fe3CII
400×
(5)共晶白口铁 ( C % = 4.3 % )结晶过程
室温组织 （低温）莱氏体 （P + Fe3CII + 共晶 Fe3C） 莱氏体 Le′的性能

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铁碳合金中的三个基本相
二．奥氏体 1. 概念：碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。 用A或γ表示。 2. 晶体结构——面心立方结构， 3. 固溶度：γ-Fe的晶格间隙较大，溶碳能 力较强，在1148℃时可达2.11％，在 727℃时为0.77％。 4. 力学性能：奥氏体强度和硬度不高，塑 性良好，是大多数钢热加工时所要求的 组织。
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本章的主要内容有： ★ 铁碳合金中的基本相 ★ 铁碳相图分析 ★ 铁碳合金的分类及其平衡结晶 ★ 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 ★ 铁碳相图的应用
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铁碳合金中的三个基本相
一．铁素体 1. 定义：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体， 用F或α表示。 2. 晶体结构：体心立方结构。 3. 固溶度：碳在α-Fe中溶解度极小，727℃ 最大(0.0218%)，室温仅为0.0008%。 4. 力学性能：铁素体含碳量极低，力学性能 和工业纯铁相当，是一个软韧相（硬度、 强度较低，而塑性、韧性较好）。
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铁碳合金中的三个基本相
三．渗碳体 1. 概念：铁与碳形成的金属化合物，含碳量为6.69 ％，化学式为Fe3C。 2. 晶体结构：与铁和碳的晶体结构完全不同，属于 正交晶系，结构复杂。 3. 力学性能：熔点1227℃，硬度很高，塑性、韧性 很差，伸长率和冲击韧性几乎为零，是一个硬脆 相。 4. 渗碳体是钢的主要强化相（第二相强化）。它的 形状、数量和分布对钢的力学性能影响很大。
铁碳合金和铁碳相图
铁碳合金的主要元素是铁和碳。铁碳合金是目前产量最 大、使用最广的金属材料—钢铁材料发展的基础，因此， 铁碳合金相图是所有相图中最基本、最重要的相图。

制造基础
Foundation of mechanical manufacturing
铁碳合金相图
铁碳合金基本相
3
Fe-Fe3C相图
Fe-Fe3C相图是表示在缓慢冷却（加热）条件下（即平衡状态）不同成分的钢和铸铁在不 同温度下所具有的组织或状态的一种图形。
铁碳合金基本相
4
图2.20 Fe-Fe3C相图
E
碳在γ-Fe中的最大溶解度。温度为1148℃，Wc为2.11%。
F
Fe3C的成分。温度为1148℃，Wc为6.69%。
G
α—Feγ—Fe同素异晶转变点。温度为912℃，Wc为0。
铁碳合金基本相
9
1、Fe-Fe3C相图分析
①铁碳合金状态图中的各特性点的意义
K
Fe3C的成分。温度为727℃，Wc为6.69%。
铁碳合金基本相
5
01
Fe-Fe3C相图的分析
02
Fe-Fe3C相图中铁碳合金的分类
03
典型合金的结晶过程
04
铁碳合金的成分、组织与性能的关系
05
Fe-Fe3C相图的应用
铁碳合金基本同时结晶出两种成分一定的固 相的转变。
共析 转变
一定成分的液相在一定的温度下同时析出出两种成分一定的固 相的转变。
铁碳合金基本相
11
1、Fe-Fe3C相图分析
②铁碳合金状态图中各特性线的意义
PSK 线
ES线
共析线，常称A1线，奥氏体在此线上发生共析转变 碳在奥氏体中的溶解度曲线，常称Acm
GS线
奥氏体转变为铁素体的开始线，常称A3
THANK YOU !
P
碳在α—Fe中的最大溶解度。温度为727℃，Wc为0.0218%。

4.30%<ω(C)<6.69%
（二）典型铁碳合金的平衡转变过程及其组织
（1）ωC=0.01%的工业纯铁
室温组织：α+Fe3CⅢ
相组成物： α+Fe3C
例：求ωC=0.01%工
业纯铁中的组织组成
物与相组成物相对量。
相组成物： α+Fe3C
% =
0.01 − 0.0008
× 100% = 0.14%
例：求ωC=0.4%亚共析钢中组织组成物和相组成物的相
对量。
相组成物：Fe3C+α
α%=[(6.69-0.4)/(6.690.0008)]×100%=94%
Fe3C%=[(0.4-0.0008)/(6.690.0008)]×100%=6%
或Fe3C%=1-94%=6%
组织组成物：P+α
P%=[(0.4-0.0218)/(0.770.0218)]×100%=50.5%
α%=[(0.77-0.4)/(0.770.0218)]×100%=49.5%
亚共析钢的室温组织
珠光晶过程示意图
组织组成物P+Fe3CⅡ
相组成物α+ Fe3C
（4）过共析钢
（4）过共析钢
例：求ωC=2.0%
过共析钢的组织
组成物相对量。
组织组成物相对量
P+Fe3CⅡ ：
γS→αP + Fe3C （727℃)
共析线
二、Fe-Fe3C相图分析
②特性点分析
0
0
二、Fe-Fe3C相图分析
③相图中的线
二、Fe-Fe3C相图分析
3条重要的固态转变线：
a、GS线——
•奥氏体中开始析出铁素体