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1、9.1铁碳合金目录铁碳合金目录铁碳合金系相图铁碳合金系相图铁碳合金的平衡结晶过程铁碳合金的平衡结晶过程铁碳合金的成分铁碳合金的成分-组织组织-性能关系性能关系铁碳合金中的组元铁碳合金中的组元2021/6/41铁碳合金中的组元铁碳合金中的组元钢与铁的区别钢与铁的区别Fe-CFe-C与与Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的区别相图的区别纯铁纯铁纯铁纯铁2021/6/42纯铁纯铁铁是过渡族元素铁是过渡族元素; ;熔点：熔点：1538;1538;密度：密度：7.87 g /cm7.87 g /cm3 3; ;有三种同素异构转变有三种同素异构转变 -Fe-Fe -Fe-Fe -Fe-Fe性能特点性能特
2、点C-Fe3C2021/6/43C-Fe3Cuu渗碳体的性能：渗碳体的性能：渗碳体的性能：渗碳体的性能： b b b b=30MPa=30MPa=30MPa=30MPa； =0=0=0=0； =0=0=0=0；A A A AK K K K=0=0=0=0；HB=800HB=800HB=800HB=800硬而脆硬而脆硬而脆硬而脆FeFe3 3C C渗碳体渗碳体CEMENTITECEMENTITE的晶体结构的晶体结构FeFe3 3C C：铁与碳的一种具有复杂结构的间：铁与碳的一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称为隙化合物，通常称为渗碳体。渗碳体。铁碳合金中的相2021/6/44铁碳合金中的相uu液
3、相液相L：铁与碳的液溶体。铁与碳的液溶体。铁与碳的液溶体。铁与碳的液溶体。uu固相：固相：固相：固相：C溶入溶入Fe中的固溶体中的固溶体 、金属化、金属化合物合物Fe3C。uu 相相相相uu相相相相uu 相：相：相：相：uuFeFe3 3C C相：相：相：相：是一种具有复杂结构的间隙化合是一种具有复杂结构的间隙化合是一种具有复杂结构的间隙化合是一种具有复杂结构的间隙化合物。物。物。物。 性能硬而脆。性能硬而脆。性能硬而脆。性能硬而脆。 渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、渗碳体根据生成条件不同有条状、网状
4、、片状、粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有重大影响。响。响。响。 在一定条件下，能分解。在一定条件下，能分解。在一定条件下，能分解。在一定条件下，能分解。铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析2021/6/45铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析 铁碳合金的组元：铁碳合金的组元：铁碳合金的组元：铁碳合金的组元：uuFeFeFeFe、 FeFeFeFe3 3 3 3C C C C （C C C C） 铁碳合金中的相铁碳合金中的相铁碳合金中的相铁碳合金中的相
5、uu液相液相液相液相L L L L、 相、相、相、相、 相、相、相、相、 相、相、相、相、 FeFeFeFe3 3 3 3C C C C相相相相 三个重要的点：三个重要的点：三个重要的点：三个重要的点：共晶共晶共晶共晶EUTECTICEUTECTICEUTECTICEUTECTIC点点点点C C C C共析共析共析共析EUTECTOIDEUTECTOIDEUTECTOIDEUTECTOID点点点点S S S S包晶包晶包晶包晶PERITECTICPERITECTICPERITECTICPERITECTIC点点点点J J J J 铁碳合金相图中重要的线：铁碳合金相图中重要的线：铁碳合金相图中重要
6、的线：铁碳合金相图中重要的线：uu液相线液相线液相线液相线ABCDABCDABCDABCD，固相线，固相线，固相线，固相线AHJECFAHJECFAHJECFAHJECF水平线水平线水平线水平线HJBHJBHJBHJB水平线水平线水平线水平线ECFECFECFECF水平线水平线水平线水平线PSKPSKPSKPSKGSGSGSGS线、线、线、线、ESESESES线、线、线、线、PQPQPQPQ线线线线包晶点包晶点J和和包晶线HJB2021/6/46包晶点包晶点J J和和包晶线HJBHJBuu温温度度： 14951495；成成分分：0.17%C0.17%C。uu包晶反应包晶反应L LB B+ +
7、H H A AJ J 即即 L L0.530.53+ + 0.090.09A A0.170.17uu水平线水平线HJBHJB为为包晶反应包晶反应线线。共晶点C和共晶线ECF2021/6/47共晶点C和共晶线ECF温度：温度： 11481148；成分：成分：4.3%C4.3%C。共晶反应共晶反应L LC C A AE E+ Fe+ Fe3 3C C 即即 L L4.34.3 A A2.112.11+ Fe+ Fe3 3C CL L4.3 4.3 L Ld d莱氏体中的渗碳体称共晶渗碳体。莱氏体中的渗碳体称共晶渗碳体。 莱氏体的形态：块状或粒状奥氏体分布在渗碳体基体上。莱氏体的形态：块状或粒状奥氏
8、体分布在渗碳体基体上。莱氏体的性能：硬而脆。莱氏体的性能：硬而脆。s水平线水平线ECFECF为共晶反应线。为共晶反应线。共析点S和共析线PSK2021/6/48共析点S和共析线PSKuu温度：温度： 727727；成分：；成分：0.77%0.77%。uu共析反应：共析反应：uuA AS S F FP P+ Fe+ Fe3 3C C 即即 A A0.770.77 F F 0.02180.0218 + + FeFe3 3C Cuu珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。在显珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。在显微镜下珠光体的形态呈层片状。在放大微镜下珠光体的形态呈层片状。在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗
9、倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片碳体片( (窄条与铁素体片窄条与铁素体片( (宽条宽条) )。uu水平线水平线PSKPSK为共析反应线。为共析反应线。uuPSKPSK线亦称线亦称A A1 1线。线。GS、ES、PQ线的含义线的含义2021/6/49GS、ES、PQ线的含义线的含义uuGS:GS:GS:GS:相相相相图图图图中中中中的的的的GSGSGSGS线线线线是是是是合合合合金金金金冷冷冷冷却却却却时时时时自自自自A A A A（奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体）中中中中开开开开始始始始析析析析出出出出F F F F（铁素体）的临界温度线，通常称（铁素体）的临界温度线，通常称（铁素体）的临界
10、温度线，通常称（铁素体）的临界温度线，通常称A A A A3 3 3 3线。线。线。线。uuES:ES:ES:ES:线是碳在线是碳在线是碳在线是碳在A A A A（奥氏体）中的固溶线，通常叫做（奥氏体）中的固溶线，通常叫做（奥氏体）中的固溶线，通常叫做（奥氏体）中的固溶线，通常叫做A A A Acmcmcmcm线。线。线。线。uu在在在在1148114811481148时时时时A A A A中溶碳量最大可达中溶碳量最大可达中溶碳量最大可达中溶碳量最大可达2.1l%2.1l%2.1l%2.1l%，而在，而在，而在，而在727727727727时仅为时仅为时仅为时仅为0.77%0.77%0.77%
11、0.77%uu碳碳碳碳含含含含量量量量大大大大于于于于0.77%0.77%0.77%0.77%的的的的铁铁铁铁碳碳碳碳合合合合金金金金自自自自1l431l431l431l43冷冷冷冷至至至至727727727727的的的的过过过过程程程程中中中中，将将将将从从从从A A A A中析出中析出中析出中析出FeFeFeFe3 3 3 3C C C C。析出的渗碳体称为二次渗碳体（。析出的渗碳体称为二次渗碳体（。析出的渗碳体称为二次渗碳体（。析出的渗碳体称为二次渗碳体（ FeFeFeFe3 3 3 3C C C CII II II II ）uuPQ:PQ:PQ:PQ:是是是是碳碳碳碳在在在在F F F
12、 F（铁铁铁铁素素素素体体体体）中中中中的的的的固固固固溶溶溶溶线线线线。在在在在727727727727时时时时F F F F中中中中溶溶溶溶碳碳碳碳量量量量最最最最大大大大可可可可达达达达0.0218%0.0218%0.0218%0.0218%，室温时仅为，室温时仅为，室温时仅为，室温时仅为0.0008%0.0008%0.0008%0.0008%。uu碳碳碳碳含含含含量量量量大大大大于于于于0.0008%0.0008%0.0008%0.0008%的的的的铁铁铁铁碳碳碳碳合合合合金金金金自自自自727727727727冷冷冷冷至至至至室室室室温温温温的的的的过过过过程程程程中中中中，将将将将
13、从从从从F F F F中中中中析析析析出出出出FeFeFeFe3 3 3 3C C C C。析出的渗碳体称为三次渗碳体。析出的渗碳体称为三次渗碳体。析出的渗碳体称为三次渗碳体。析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe(Fe(Fe(Fe3 3 3 3C C C CIIIIIIIIIIII) ) ) )。 uuPQPQPQPQ线线线线亦亦亦亦为为为为从从从从F F F F中中中中开开开开始始始始析析析析出出出出FeFeFeFe3 3 3 3C C C CIIIIIIIIIIII的的的的临临临临界界界界温温温温度度度度线线线线。 FeFeFeFe3 3 3 3C C C CIIIIIIIIIIII数数数数量
14、量量量极极极极少少少少，往往往往往往往往予予予予以以以以忽略。忽略。忽略。忽略。Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义相图中各点的温度、碳含量及含义2021/6/410Fe-FeFe-Fe3 3C C相图中各点的温度、碳含量及含义相图中各点的温度、碳含量及含义相图中各点的温度、碳含量及含义相图中各点的温度、碳含量及含义Fe-FeFe-Fe3 3C C相图中特性线及含义相图中特性线及含义相图中特性线及含义相图中特性线及含义铁碳合金的分类2021/6/411铁碳合金的分类典型铁碳合金的平衡结晶过程分析2021/6/412典型铁碳合金的平衡结晶过程分析典型铁碳合金分类工业纯铁工业纯铁共析钢共析
15、钢亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢共晶白口铸铁共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁工业纯铁的结晶过程分析工业纯铁的结晶过程分析2021/6/413工业纯铁的结晶过程分析工业纯铁的结晶过程分析uu工业纯铁工业纯铁工业纯铁工业纯铁(C0.0218%)(C0.0218%)(C0.0218%)(C4.3%)(C4.3%)过共晶白口铸铁室温过共晶白口铸铁室温组织组织: :一次渗碳体莱氏体一次渗碳体莱氏体 FeFe3 3C C1 1 Ld Ld (P+ (P+ Fe Fe3 3C CII II + +FeFe3 3C)C)2021/6/429过共晶白口铸铁铸态组织过共晶白口
16、铸铁铸态组织过共晶白口铸铁铸态组织过共晶白口铸铁铸态组织100100100100显微组织：一次渗碳体莱氏体显微组织：一次渗碳体莱氏体显微组织：一次渗碳体莱氏体显微组织：一次渗碳体莱氏体FeFe3 3C CI I L Ld d 铁碳 合金组织 组成物2021/6/430铁铁碳碳 合合金金组组织织 组组成成物物碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响2021/6/431碳对铁碳合金的影响碳对铁碳合金的影响组织组织性能性能铁碳合金成分铁碳合金成分-组织的关系组织的关系2021/6/432铁碳合金成分铁碳合金成分- -组织组织- -性能的关系性能的关系铁碳合金成分铁碳合金成分-力学性能的关系力学性能的关系
17、2021/6/433铁碳合金成分铁碳合金成分- -工艺性能的关系工艺性能的关系Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的应用相图的应用选材选材加工加工铸造铸造锻压锻压焊接焊接热处理热处理总之：适合锻造：总之：适合锻造：C%2.11%，可得到单相组织。，可得到单相组织。 适合铸造：适合铸造：C%4.3%，流动性好。，流动性好。 适合冷塑变：适合冷塑变：C%0.25%，变形阻力小。，变形阻力小。 适合热处理：适合热处理：0.0218-2.11，有固态相变。，有固态相变。钢中杂质元素及其对性能的影响钢中杂质元素及其对性能的影响2021/6/434uu1 1、铁铁铁铁素素素素体体体体与与与与奥奥奥奥氏氏氏
18、氏体体体体的的的的根根根根本本本本区区区区别别别别在在在在于于于于固固固固溶溶溶溶度度度度不不不不同同同同，前前前前者者者者小小小小而而而而后后后后者者者者大大大大。uu2 2、7 72 27 7 C C是是是是铁铁铁铁素素素素体体体体与与与与奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的同同同同素素素素异异异异构构构构转转转转变变变变温温温温度度度度。uu3 3、在在在在F Fe e- -F Fe e3 3C C系系系系合合合合金金金金中中中中，只只只只有有有有过过过过共共共共析析析析钢钢钢钢的的的的平平平平衡衡衡衡结结结结晶晶晶晶组组组组织织织织中中中中才才才才有有有有二二二二次次次次渗渗渗渗碳碳碳碳体
19、体体体存存存存在在在在uu4 4、凡凡凡凡是是是是碳碳碳碳钢钢钢钢的的的的平平平平衡衡衡衡结结结结晶晶晶晶过过过过程程程程都都都都具具具具有有有有共共共共析析析析转转转转变变变变，而而而而没没没没有有有有共共共共晶晶晶晶转转转转变变变变；相相相相反反反反，对对对对于于于于铸铸铸铸铁铁铁铁则则则则只只只只有有有有共共共共晶晶晶晶转转转转变变变变而而而而没没没没有有有有共共共共析析析析转转转转变变变变。uu5 5、含含含含碳碳碳碳4 4. .3 3%的的的的共共共共晶晶晶晶白白白白口口口口铁铁铁铁的的的的显显显显微微微微组组组组织织织织中中中中，白白白白色色色色基基基基体体体体为为为为F Fe e3 3C C，其其其其中中中中包包包包括括括括F Fe e3 3C C 、F Fe e3 3C C 、 F Fe e3 3C C 、共共共共晶晶晶晶 F Fe e3 3C C 和和和和共共共共析析析析F Fe e3 3C C。2021/6/435部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
