《金属材料学》课程教学资源（PPT课件）第二单元 铁碳相图

第二章：铁碳相图铁碳合金中的组元及相目录铁碳相图分析Y典型合金的平衡凝固过程分析

1 铁碳合金中的组元及相 2 铁碳相图分析 3 典型合金的平衡凝固过程分析 第二章：铁碳相图

铁碳相图和铁碳合金1.铁碳合金中的组元及相m铁碳相图的组元为纯铁和碳。m铁碳相图中的相有碳在铁中形成的固溶体铁素体（F）奥氏体（A）、高温铁素体（）和铁与碳形成的间隙化合物渗碳体（Fe3C）

1.铁碳合金中的组元及相 铁碳相图的组元为纯铁和碳。 铁碳相图中的相有碳在铁中形成的固溶体铁素体（F）、 奥氏体（A）、高温铁素体（δ）和铁与碳形成的间隙化合 物渗碳体（Fe3C）

铁碳相图和铁碳合金(1）纯铁1600150014001300温度/c120011001000900800700600500时间图纯铁的同素异构转变

图 纯铁的同素异构转变 （1）纯铁

铁碳相图和铁碳合金(2）铁的固溶体性质晶格类型最大含碳量室温下铁素体的性铁素体体心立方0.0218%能与纯铁相似。(F)奥氏体具有良好的奥氏体面心立方2.11%塑性、韧性和一定(A)的强度、硬度。高温铁素体体心立方0.09%()

（2）铁的固溶体 晶格类型 最大含碳量 性质 铁素体 （F） 体心立方 0.0218% 室温下铁素体的性 能与纯铁相似。 奥氏体 （A） 面心立方 2.11% 奥氏体具有良好的 塑性、韧性和一定 的强度、硬度。 高温铁素体 （ δ ） 体心立方 0.09%

铁碳相图和铁碳合金4.515A（3）渗碳体m渗碳体w.=6.69%，熔点为1227℃，渗碳体不发生同素异晶转变；230℃以下时有弱铁磁性，硬度很高C（950~1050HV），而塑性和6韧性几乎为零。m渗碳体是一个独立的相因其性能又脆又硬，没有单○铁原子独用它做为组织使用，而是5.077A-碳原子多与铁素体或奥氏体共同组成双相组织。图渗碳体结构示意图

（3）渗碳体 渗碳体wc=6.69%，熔点为 1227℃，渗碳体不发生同素 异晶转变；230℃以下时有弱 铁磁性，硬度很高 （950~1050HV），而塑性和 韧性几乎为零。 渗碳体是一个独立的相。 因其性能又脆又硬，没有单 独用它做为组织使用，而是 多与铁素体或奥氏体共同组 成双相组织。 图 渗碳体结构示意图

铁碳相图和铁碳合金2.Fe-Fe,C相图分析1538H、AL+81500B-14956-8+Y14000.170.53A139413001227L+YD1200温L+FesCY度1100CE1148432-11a+Y1000900-GYtFec9128003727aK700P0.77atFecFe3CQ0.02186006245Fe36.691w(C)/%→图铁碳相图

2.Fe-Fe3C相图分析 图 铁碳相图

铁碳相图中的特征点符含义温度含碳1538AH-L+8号1°℃量/%1500B-14956-+YLA01538纯铁的熔点14000.170.53HB14950.53包晶转变时139413001227L+Y液态合金的D*1200成分温L+FesCYF度1100CE1148C11480.43共晶点4.32.11℃ 1000a+YD12276.69FesC的熔点900YtfecG912E碳在-Fe中11482.11800的最大溶解CA727Kα度700P0.77atFecFe3CF11486.69Q0.0218Fe,C的成分160046253Fe16.69G0912α与同素异0 (C) / % →构转变点（A3)图铁碳相图

符号 温度/℃ 含碳量/% 含义 A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 0.53 包晶转变时 液态合金的 成分 C 1148 0.43 共晶点 D 1227 6.69 Fe3C的熔点 E 1148 2.11 碳在 γ-Fe中 的最大溶解 度 F 1148 6.69 Fe 3 C的成分 G 912 0 α 与 γ同素异 构转变点(A 3 ) 铁碳相图中的特征点 图 铁碳相图

铁碳相图中的特征点（续）符含义温度含碳1538AHL+8号1℃量/%1500B-14956-6+YLH14950.09碳在8-Fe中的最大14000.170.53H溶解度139413001227L+YJ14950.17包晶点D1200温L+FesCK11486.69Fe3C的成分YF度1100CE1148N4.313940与同素异构转2.11Ca+Y1000变点(A4)900GYfec912P7270.021碳在a-Fe中的最大8008溶解度S727KαxS727共析点P0.770.77700atfecFe3CQ0.0218/1Q室温0.000600室温下碳在a-Fe中4625Fe136.698的溶解度0 (C) / % →图铁碳相图

符 号 温度 /℃ 含碳 量/% 含义 H 1495 0.09 碳在δ-Fe中的最大 溶解度 J 1495 0.17 包晶点 K 1148 6.69 Fe3C的成分 N 1394 0 γ与δ同素异构转 变点(A4) P 727 0.021 8 碳在α-Fe中的最大 溶解度 S 727 0.77 共析点 Q 室温 0.000 8 室温下碳在α-Fe中 的溶解度 铁碳相图中的特征点（续） 图 铁碳相图

铁碳相图中的特征线特性1538A义含HL+8线1500B-14956-6+YYABC1400铁碳合金的液相线0.170.53HD13941300AHJ1227L+Y铁碳合金的固相线D+1200ECF温L+FesCYF度1100CEHJBLp+→AJ1148t4.32.11a+Y1000ECFLc→Ae+Fe3C共晶转变线900GYfeC912GS奥氏体转变为铁素体的开始线800S727Ka~ES碳在奥氏体中的溶解度线700P0.77atfecFe3CQ0.0218600PSKAs-→Fp+Fe3C共析转变线2465Fe136.69PQ0 (C) / % -→碳在铁素体中的溶解度线图铁碳相图

特性 线 含 义 ABC D 铁碳合金的液相线 AHJ ECF 铁碳合金的固相线 HJB LB+ δ →AJ ECF LC→AE+Fe3C共晶转变线 GS 奥氏体转变为铁素体的开始线 ES 碳在奥氏体中的溶解度线 PSK As→ Fp+Fe3C 共析转变线 PQ 碳在铁素体中的溶解度线 铁碳相图中的特征线 图 铁碳相图

恒温转变线HJB1495°cLβ+Ou<>J1538H-L+8m含碳量在0.09%~0.53%之间的合金冷1500B-14956-却到1495℃时，均要发生包晶反应，形6+YL14000.170.53万成奥氏体。139413001227m含碳量为0.17%的铁碳合金，在包晶L+YD1200L+FesC温反应终了时，相与液相同时耗尽，变为YF度1100cE1148单相奥氏体。4.32.11℃ 1000a+Ym含碳量为0.09~0.17%的铁碳合金，在900YtFec912包晶反应终了时，有多余的，随后通过800C727通素异构转变变为奥氏体aK700P0.77atFecm含碳量为0.17~0.53%的铁碳合金，在Fe3CQ0.0218600包晶反应终了时，有多余的液相，随后4625Fe136.69w (C) / % →冷却过程中结晶成为奥氏体。图铁碳相图

J C LB H + ⎯⎯→ 0 1495 恒温转变线HJB 含碳量在0.09%~0.53%之间的合金冷 却到1495℃时，均要发生包晶反应，形 成奥氏体。 含碳量为0.17%的铁碳合金，在包晶 反应终了时，δ相与液相同时耗尽，变为 单相奥氏体。 含碳量为0.09~0.17%的铁碳合金，在 包晶反应终了时，有多余的δ，随后通过 通素异构转变变为奥氏体。 含碳量为0.17~0.53%的铁碳合金，在 包晶反应终了时，有多余的液相，随后 冷却过程中结晶成为奥氏体。 图 铁碳相图