《工程材料基础》 第五章 铁碳相图

第五章铁碳相图 §5.1铁、碳及其合金相(1) 纯铁具有同素异构转变 -Fe÷yFe<6Fe液相L 、碳在铁中的固溶体 碳在α-Fe中形成的固溶体称为铁素体, 以α或F表示,晶格为bcc 碳在y-Fe中形成的固溶体称为奥氏体, 以γ或A表示,晶格为fcc 碳在8δ-Fe中形成的固溶体也称为铁素体 (8铁素体或高温铁素体),以δ表示, 晶格为bcc

第五章铁碳相图 §5.1 铁、碳及其合金相（1） 一、纯铁 具有同素异构转变 -Fe -Fe -Fe 液相L 二、碳在铁中的固溶体 • 碳在-Fe中形成的固溶体称为铁素体， 以或F表示，晶格为b.c.c. • 碳在-Fe 中形成的固溶体称为奥氏体， 以 或A表示，晶格为f.c.c. • 碳在-Fe中形成的固溶体也称为铁素体 （铁素体或高温铁素体），以表示， 晶格为b.c.c

§5.1铁、碳及其合金相(2) 共同性能特点:硬度低、塑性高 、渗碳体 铁和碳形成的间隙化合物,分子式Fe3C 以Cm表示 性能:熔点高,硬度HB800,强度低 塑韧性差,为硬脆相

§5.1 铁、碳及其合金相（2） • 共同性能特点：硬度低、塑性高 三、渗碳体 • 铁和碳形成的间隙化合物，分子式Fe3C 以Cm表示 • 性能：熔点高，硬度HB800，强度低， 塑韧性差，为硬脆相

§5.2Fe-Fe3C相图分析(1) 1液相线ABCD,固相线 AHJECFD 2单相区五个:液相区L,δ固溶体区,奥氏体 区qγ或A,铁素体区(α或F),渗碳体区 (Fe3C或Cm) 3双相区七个 4等温转变水平线三条

§5.2 Fe- Fe3C相图分析（1） 1.液相线ABCD, 固相线AHJECFD 2.单相区五个: 液相区L,  固溶体区,奥氏体 区( 或A), 铁素体区(或F)，渗碳体区 (Fe3C或Cm) 3.双相区七个 4.等温转变水平线三条

§52Fe-Fe3C相图分析(2) 包晶转变HJB水平线 LB+8Y,自由度f0 含碳量在0.090.53%均发生包晶转变 共晶转变ECF水平线 LcY+Fe3C,自由度f=0,莱氏体L 含碳量在211-669%均发生共晶转变 共析转变PSK水平线 Ys00218%均发生共析转变

§5.2 Fe- Fe3C相图分析（2） • 包晶转变HJB水平线: LB+ H  J , 自由度 f=0, 含碳量在0.09-0.53%均发生包晶转变 • 共晶转变ECF水平线 Lc   E+ Fe3C, 自由度 f=0, 莱氏体Ld 含碳量在2.11-6.69%均发生共晶转变 • 共析转变PSK水平线  S  P+ Fe3C, 自由度 f=0, 珠光体P 含碳量>0.0218%均发生共析转变

§52Fe-Fe3C相图分析(3) 5.固态转变线三条 ·ES线碳在奥氏体中的饱和溶解度曲线, 随温度降低,析出二次渗碳体Fe3Cm GS线y今 PQ线:碳在铁素体中的饱和溶解度曲线, 随温度降低,析出三次渗碳体Fe2C 6相图中的特性点

§5.2 Fe- Fe3C相图分析（3） 5. 固态转变线三条 • ES线: 碳在奥氏体中的饱和溶解度曲线, 随温度降低, 析出二次渗碳体Fe3CII • GS线:    • PQ线: 碳在铁素体中的饱和溶解度曲线, 随温度降低, 析出三次渗碳体Fe3CIII 6.相图中的特性点 

§53铁碳合金平衡结晶过程1 根据合金成分和组织的不同,可分为三类 工业纯铁:含碳<0.0218% 碳钢:含碳0.0218-2.11%,可分为三种 亚共析钢:含碳0.0218-0.77% 共析钢含碳0.77% 过共析钢:077-2.11% 白口铸铁含碳2.11-669%,可分为三种 亚共晶白口铁:含碳2.11-4.3% 共晶白口铁:含碳4.3% 过共晶白口铁:含碳4.3-669%

§5.3 铁碳合金平衡结晶过程1 根据合金成分和组织的不同, 可分为三类: • 工业纯铁: 含碳<0.0218% • 碳钢: 含碳0.0218 -2.11%, 可分为三种: 亚共析钢: 含碳0.0218 -0.77% 共析钢: 含碳0.77% 过共析钢: 0.77- 2.11% • 白口铸铁:含碳2.11-6.69%, 可分为三种: 亚共晶白口铁:含碳2.11-4.3% 共晶白口铁:含碳4.3% 过共晶白口铁:含碳4.3-6.69%

§5.3铁碳合金平衡结晶过程2 典型铁碳合金的平衡结晶过程 工业纯铁 共析钢(含碳0.77 亚共析钢(含碳0.49%) 过共析钢(含碳1.2%) 共晶白口铁 ·亚共晶白口铁(含碳30%) 过共晶白口铁(含碳50% 对铁碳合金相图按组织进行分区

§5.3 铁碳合金平衡结晶过程2 典型铁碳合金的平衡结晶过程: • 工业纯铁 • 共析钢(含碳0.77%) • 亚共析钢(含碳0.4%) • 过共析钢(含碳1.2%) • 共晶白口铁 • 亚共晶白口铁(含碳3.0%) • 过共晶白口铁(含碳5.0%) 对铁碳合金相图按组织进行分区

§5.4碳对铁碳合金平衡组织与 性能的影响(1 成分→组织→性能 、含碳量对平衡组织的影响 室温下,铁碳合金均由α+Fe3C两相组成 随含碳量不同,可分为七个典型组织区

§5.4 碳对铁碳合金平衡组织与 性能的影响(1) 成分→组织→性能 一、含碳量对平衡组织的影响 室温下，铁碳合金均由+ Fe3C两相组成 随含碳量不同，可分为七个典型组织区

§54碳对铁碳合金平衡组织与 性能的影响(2) 含碳量对机械性能的影响 珠光体P:为F+Fe3C的混合物,呈层片状, 由于Fe3C的强化作用,珠光体性能较好 亚共析钢:由F十P组成,随碳量增加,珠 光体量增加,强度性能个 过共析钢:P+Fe3Cm组成,当含碳量1%,Fe3Cm呈网状分布在晶界 处,强度性能↓ 莱氏体:硬而脆

§5.4 碳对铁碳合金平衡组织与 性能的影响 (2) 二、含碳量对机械性能的影响 • 珠光体P：为F+Fe3C的混合物，呈层片状， 由于Fe3C的强化作用，珠光体性能较好； • 亚共析钢：由F+P组成，随碳量增加，珠 光体量增加，强度性能 • 过共析钢：P+ Fe3CII组成，当含碳量1%， Fe3CII断续分布在晶界处，强度性能； 当含碳量>1%， Fe3CII呈网状分布在晶界 处，强度性能 • 莱氏体：硬而脆