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1、5 5 铁碳合金和铁碳相图铁碳合金和铁碳相图5.1 5.1 铁碳合金的组元与基本相铁碳合金的组元与基本相5.2 5.2 铁碳合金相图铁碳合金相图5.3 5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系铁碳合金成分、组织与性能的关系5.4 5.4 铁碳合金相图的应用铁碳合金相图的应用 铁碳合金主要由铁和碳两种元素组成铁碳合金主要由铁和碳两种元素组成,包括包括碳钢和铸铁，是现代工农业生产上使用最多碳钢和铸铁，是现代工农业生产上使用最多的金属材料。的金属材料。 铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及
2、性能之间关系的理论基础及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据。热处理、冶炼和铸造等工艺依据。铁和碳可形成一系列稳定化合物：铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，合金太脆，）时，合金太脆，已无实用价值。已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。相图。FeFe3CFe2C FeCCC%(at%) 5.1 5.1 铁碳合金的组元与基本相铁碳合金的组元与基本相铁碳合金的组元：铁碳
3、合金的组元：FeFe：熔点：熔点1538,1538,密度密度7.87107.87103 3/m/m3 3 ，纯铁从液态冷却到室温，纯铁从液态冷却到室温的冷却曲线如图所示：的冷却曲线如图所示： Fe Fe的同素异构转变：的同素异构转变：-Fe= -Fe = -Fe-Fe= -Fe = -Fe 纯纯FeFe机械性能：强度、硬度低，塑性好。机械性能：强度、硬度低，塑性好。CC：碳在铁碳合金中有三种存在形式。：碳在铁碳合金中有三种存在形式。CC作为间隙原子溶入作为间隙原子溶入纯铁的三种同素异晶体中，形成三种间隙固溶体。纯铁的三种同素异晶体中，形成三种间隙固溶体。超过固溶超过固溶体的固溶度后，体的固溶度
4、后，C C与与FeFe形成化合物。形成化合物。 C C以游离态的石墨存在以游离态的石墨存在（Fe- FeFe- Fe3 3C C相图中无石墨）。相图中无石墨）。 Fe Fe3 3C C：渗碳体，：渗碳体，FeFe与与C C形成的一种复杂间隙化合物。其机械形成的一种复杂间隙化合物。其机械性能的特点是硬而脆。性能的特点是硬而脆。铁碳合金中的相：铁碳合金中的相：液相：铁与碳形成的液体。液相：铁与碳形成的液体。高温铁素体：是碳在高温铁素体：是碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，用中的间隙固溶体，用表示，体心立表示，体心立方晶格，方晶格，13941394以上存在，以上存在，14951495时溶碳量最大，为时
5、溶碳量最大，为0.09%0.09%。铁素体：是碳在铁素体：是碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，用中的间隙固溶体，用F F 或或 表示，体心立表示，体心立方晶格，方晶格，912912以下存在，以下存在，727727时溶解碳量最大，为时溶解碳量最大，为0.0218%, 0.0218%, 室温仅为室温仅为0.0008%,0.0008%,其性能是强度低，硬度低，塑性其性能是强度低，硬度低，塑性好。好。奥氏体：是碳在奥氏体：是碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体中的间隙固溶体, ,用用A A或或 表示，表示，面心立方晶面心立方晶格，在格，在1495-7271495-727范围内存在，范围内存在，11481148
6、溶解碳量最大为溶解碳量最大为2.11%2.11%。其性能是强度低，硬度低，塑性好。其性能是强度低，硬度低，塑性好。渗碳体：用渗碳体：用FeFe3 3C C或或C Cm m表示，含碳表示，含碳6.69%6.69%，根据其形成条件的不同，根据其形成条件的不同有条状、网状、粒状、片状等形态。有条状、网状、粒状、片状等形态。FeFe3 3C C是一个亚稳相，在一是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：定条件下可发生分解：FeFe3 3C3Fe+C(C3Fe+C(石墨石墨), ), 该反应对铸铁有该反应对铸铁有重要意义。重要意义。由于碳在由于碳在 -Fe-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要中
7、的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以以FeFe3 3C C或石墨的形式存在。或石墨的形式存在。 Fe-Fe3C相图相图5.2 5.2 铁碳合金相图铁碳合金相图1.1.相图分析相图分析特征点特征点 LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + J J点：包晶点，金金在平衡结晶的过程点：包晶点，金金在平衡结晶的过程中冷却到中冷却到14951495时，时，B B点成分的点成分的L L与与H H点点成分的成分的发生包晶反应，生成发生包晶反应，生成J J点成分点成分的的： L L0.53 0.53 + + 0.090.09= = 0.170.17 反应过程中反应过程中L L、三相共存。三
8、相共存。CC点：共晶点，金金在平衡结晶的过程点：共晶点，金金在平衡结晶的过程中冷却到中冷却到11481148时时,C,C点成分的点成分的L L发生共发生共晶反应，生成晶反应，生成E E点成分的点成分的和和FeFe3 3C C： L L4.34.3 = = （2.112.11 +Fe+Fe3 3C C） 反应过程中反应过程中L L、FeFe3 3C C、三相共存。三相共存。 ( (2.112.11 +Fe+Fe3 3C)C)称之为莱氏体，用称之为莱氏体，用LdLd表示。莱氏体中的表示。莱氏体中的FeFe3 3C C为共晶渗碳体。为共晶渗碳体。 为蜂窝状为蜂窝状, ,在显微镜下莱氏体的形态是：在显
9、微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状块状或粒状A A（室温时转变成珠光体）（室温时转变成珠光体）分布在渗碳体基体上。分布在渗碳体基体上。LdLd以以FeFe3 3C C为基，为基，性能硬而脆。性能硬而脆。变态莱变态莱氏体氏体 S S点：共析点，金金在平衡结晶点：共析点，金金在平衡结晶的过程中冷却到的过程中冷却到727727时，时，S S点成点成分的分的发生共晶反应，生成发生共晶反应，生成P P点点成分的成分的和和FeFe3 3C C： 0.770.77=（ 0.02180.0218+Fe+Fe3 3C C） 反应过程中反应过程中、FeFe3 3C C、三相共存。三相共存。 ( (0.02180.0
10、218 +Fe +Fe3 3C)C)称之为珠光体，称之为珠光体，用用P P表示。珠光体中的表示。珠光体中的FeFe3 3C C为共析为共析渗碳体，珠光体在显微镜下呈片渗碳体，珠光体在显微镜下呈片层状，在放大倍数很高时，可清层状，在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与铁素体（宽条）。强度较条）与铁素体（宽条）。强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。体和铁素体之间。 珠光体组织珠光体组织 特征线特征线ABCDABCD：液相线：液相线AHJECFDAHJECFD：固相线。：固相线。HJBHJB：包晶线，碳含量为：包
11、晶线，碳含量为0.090.53%0.090.53%的铁碳合金在的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生包晶反应。平衡结晶过程中均发生包晶反应。ECFECF：共晶线：共晶线, ,碳含量为碳含量为2.116.69%2.116.69%的铁碳合金在的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生共晶反应。平衡结晶过程中均发生共晶反应。PSKPSK：共析线，碳含量为：共析线，碳含量为0.02186.69%0.02186.69%的铁碳合金的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生共析反应。通常称在平衡结晶过程中均发生共析反应。通常称A A1 1。GSGS线：合金冷却时从线：合金冷却时从中开始析出中开始析出的临界温度线。的临界温度线。通常称
12、通常称A A3 3。（转变称固溶体的同素异晶转转变称固溶体的同素异晶转变。）变。）ESES线线: :碳在碳在中的固溶线，通常叫做中的固溶线，通常叫做A Acmcm线。由于在线。由于在11481148时时中溶碳量最大中溶碳量最大, ,可达可达2.11%2.11%，而在，而在727727时仅为时仅为0 07777，因此碳含量大于，因此碳含量大于0.77%0.77%的的铁碳合金自铁碳合金自11481148冷至冷至727727的过程中，将从的过程中，将从中析出中析出FeFe3 3C 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FeFe3 3C C。A Acmcm线亦为从线亦为从中开始析出
13、中开始析出FeFe3 3C C的临界温的临界温度线。度线。 PQPQ线线: :是碳在是碳在中的固溶线。在中的固溶线。在727727时时9 9中溶碳量最大可达中溶碳量最大可达0.02180.0218，室温时仅为，室温时仅为0.0008%0.0008%，因此碳含量大于，因此碳含量大于0.00080.0008的铁碳合金自的铁碳合金自727727冷至室温的过程中，将从冷至室温的过程中，将从中析出中析出FeFe3 3C 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FeFe3 3C C。PQPQ线亦为从线亦为从中开始析出中开始析出FeFe3 3C C的临界温度线。的临界温度线。FeFe3 3C
14、 C数量极少，往往予以忽略。数量极少，往往予以忽略。补充：补充：Fe-Fe3C相图中相图中Fe3C的五种来源的五种来源成分位于成分位于CF之间的铁碳合金，当缓冷至之间的铁碳合金，当缓冷至CD线以线以下时，将发生匀晶反应：下时，将发生匀晶反应：LFe3C， Fe3C为为单相组织，呈长条状。单相组织，呈长条状。成分位于成分位于EF之间的铁碳合金，当缓冷至之间的铁碳合金，当缓冷至EF线时，线时，将发生共晶反应：将发生共晶反应： Lc （E +Fe3C共晶共晶），）， Fe3C共晶共晶为为Ld的组成部分，不是单独的组织。的组成部分，不是单独的组织。从从1148缓冷至缓冷至727时，如时，如的成分位于的
15、成分位于ES线线以右（过饱和），将从以右（过饱和），将从中析出中析出Fe3C： 如如是通过匀晶反应从是通过匀晶反应从L相中析出，则相中析出，则Fe3C为单为单相组织，呈网状位于相组织，呈网状位于晶界。晶界。如如是通过共晶反应得到，则是通过共晶反应得到，则Fe3C为为Ld的组的组成部分，不是单独的组织。成部分，不是单独的组织。成分位于成分位于PK之间的铁碳合金，当缓冷至之间的铁碳合金，当缓冷至PK线时，将发生共析反应：线时，将发生共析反应： S（ P+Fe3C共析共析 ），），Fe3C共析共析为为P的组成部分，不是单独的组织。的组成部分，不是单独的组织。从从727缓冷至室温时，如缓冷至室温时，如
16、的成分位于的成分位于PQ线以右（过饱和），将从线以右（过饱和），将从中析出中析出Fe3C：如如是通过固溶体的同素异晶转变从是通过固溶体的同素异晶转变从中析出，则中析出，则Fe3C为单相组织，呈小片状位于为单相组织，呈小片状位于晶晶界。界。如如是通过共析反应得到，则是通过共析反应得到，则Fe3C为为P的组成部分，不是单独的组织。的组成部分，不是单独的组织。2.2.典型铁碳合金的平衡结晶过程典型铁碳合金的平衡结晶过程 根据根据FeFeFeFe3 3C C相图，铁碳合金可分为三类：相图，铁碳合金可分为三类： (1) (1)工业纯铁工业纯铁( C0( C00218% )0218% ) (2) (2)钢
17、钢( 0.0218( 0.0218C2.11% )C2.11% ) a. a.亚共析钢亚共析钢( 0( 00218%C00218%C077% )77% ) b. b.共析钢共析钢( C=0.77% )( C=0.77% ) c. c.过共析钢过共析钢( 0.77%C2.11% )( 0.77%C2.11% ) (3) (3)白口铸铁白口铸铁( 2.11% C 6.69% )( 2.11% C 6.69% ) a. a.亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁(2.11(2.114.34.3 ) ) b. b. 共晶白口铸铁共晶白口铸铁( ( =4.3%)=4.3%) c. c.过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁
18、( 4.3%( 4.3% c 6.69% c 6.69% ) ) 按有无共晶转变来区分碳钢和铸铁。按有无共晶转变来区分碳钢和铸铁。 按按Fe-FeFe-Fe3 3C C系结晶的铸铁，断口为银白色，系结晶的铸铁，断口为银白色，称为白口铸铁，即全部碳以称为白口铸铁，即全部碳以FeFe3 3C C形成存在，部形成存在，部分或全部碳以石墨形式存在时称为灰口铸铁。分或全部碳以石墨形式存在时称为灰口铸铁。 (1)(1)工业纯铁工业纯铁(C0(C002180218) ) 以碳含量为以碳含量为0.1%0.1%的铁碳合金为例，对其冷却曲线和平衡结晶过程解释如下的铁碳合金为例，对其冷却曲线和平衡结晶过程解释如下:
19、 : 合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程 合合金金液液体体在在1-2点点间间转转 变变 为为 ， 3-4点点 间间 ，5-6点点间间 。到到7点点，从从 中中析析出出Fe3C。工业纯铁的结晶过程工业纯铁的结晶过程 工业纯铁室温平衡状态显微组织工业纯铁室温平衡状态显微组织工业纯铁的室温组织组成物为工业纯铁的室温组织组成物为+FeFe3 3C C 。 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C(2)(2)共析钢共析钢( C=0.77( C=0.77) )合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: :合金液体在合金液体在1-2点点间转变为间转变为 。到到S点发生共
20、析转点发生共析转变：变： S ( P+Fe3C), 全部转变为珠光全部转变为珠光体。体。S点以下，共析点以下，共析 中析出中析出Fe3C，与共析与共析Fe3C结合结合不易分辨。不易分辨。共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程共析钢室温平衡状态显微组织共析钢室温平衡状态显微组织 共析钢的室温组织组成物为共析钢的室温组织组成物为P P，组成相为，组成相为+ + FeFe3 3C C。它们的相对重量为：它们的相对重量为： =100%*(6.69-0.77)/6.69=88=100%*(6.69-0.77)/6.69=88; Fe; Fe3 3C= 1-88C= 1-88=12=12 500800(3)(3
21、)亚共析钢亚共析钢(0.0218(0.0218C C0.770.77) )合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: :以以0.45%C的钢为例的钢为例.合金在合金在4点以前通过匀晶点以前通过匀晶包晶包晶匀晶反应全部转匀晶反应全部转变为变为 。到。到4点，由点，由 中析中析出出 。到。到5点点, 成分沿成分沿GS线变到线变到S点，点， 发生共发生共析反应转变为珠光体。温析反应转变为珠光体。温度继续下降，度继续下降， 中析出中析出Fe3C，由于与共析，由于与共析Fe3C结合结合, 且量少且量少, 忽略不计忽略不计. 亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程亚共析钢的室温组织组成物为亚
22、共析钢的室温组织组成物为 p+ p+。在。在0.02180.77%C 0.02180.77%C 范围内珠光体的量随含碳量增范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。加而增加。含含0.40.4C C钢中组织组成物的相对重量为：钢中组织组成物的相对重量为： )/(0.77-0.02)=51)/(0.77-0.02)=51; = 1-51; = 1-51=49=49 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C ，它们的相对重量为：，它们的相对重量为： =100%*(6.69-0.4)/6.69=94 =100%*(6.69-0.4)/6.69=94; = 1-94; = 1-94=6=6利用平衡组织中珠光体
23、所占的面积百分比，可以近利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，可以近似估算亚共析钢的含碳量似估算亚共析钢的含碳量: :C%=PC%=P面积面积%0.77% (%0.77% (忽略忽略 中含碳量，中含碳量，P P面积面积%=Q%=QP P) )含含0.45%C钢的组织钢的组织含含0.20%C钢的组织钢的组织含含0.60%C钢的组织钢的组织(4)(4)过共析钢过共析钢(0.77(0.77C C2.112.11) )合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: :合金在合金在12点转变为点转变为 , 到到3点点, 开始析出开始析出Fe3C,其沿晶界呈网状其沿晶界呈网状分布分布 。到。到
24、4点，点， 成分沿成分沿ES线变化到线变化到S点，余下点，余下的的 转变为转变为P。过共析钢的结晶过程过共析钢的结晶过程过共析钢室温平衡状态显微组织过共析钢室温平衡状态显微组织过共析钢的室温组织组成物为过共析钢的室温组织组成物为 p+ Fe p+ Fe3 3C C 。含含1.21.2C C钢中组织组成物的相对重量为：钢中组织组成物的相对重量为： Fe Fe3 3C C=100%*(1.2-0.77)/(6.69-0.77)=7=100%*(1.2-0.77)/(6.69-0.77)=7; p= 1-7; p= 1-7=93=93 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C。 (5)(5)共晶白口
25、铸铁共晶白口铸铁( (=4.3%)=4.3%) 合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: : 合金冷却到合金冷却到C点发生共晶反应全部转变为莱氏体点发生共晶反应全部转变为莱氏体(Ld),莱氏体是共晶莱氏体是共晶 与共晶与共晶Fe3C的的机械混合物机械混合物, 呈蜂窝状呈蜂窝状. C点以下点以下, 成分沿成分沿ES线变化，共晶线变化，共晶 将析出将析出Fe3C。 Fe3C与共晶与共晶Fe3C 结合，不易结合，不易分辨。分辨。 温度降到温度降到2点点, 成分达到成分达到0.77%,共晶共晶 发生共析反应，转变为珠光体，这种由发生共析反应，转变为珠光体，这种由P与与 Fe3C组成的
26、共晶体称组成的共晶体称低温莱氏体低温莱氏体（变态莱氏体变态莱氏体）, 用用Ld表示表示. Fe3C 共晶白口铁的结晶过程共晶白口铁的结晶过程共晶白口铸铁共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织室温平衡状态显微组织共晶白口铸铁的室温组织组成物为共晶白口铸铁的室温组织组成物为Ld。 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C。 (6)(6)亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁(2.11(2.114.34.3 ) )合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: :合合金金在在12点点间间析析出出 。到到2点点，液液相相成成分分变变到到C点点,并并转转变变为为Ld。23点点间间从从 中中析析出出Fe3C，
27、一一次次 的的Fe3C被被共共晶晶 衬衬托托出出来来。到到3点点， 转转变变为为P,Ld转转变变为为Ld。亚共晶白口铁的结晶过程亚共晶白口铁的结晶过程亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织室温平衡状态显微组织亚共晶白口铸铁的室温组织组成物为亚共晶白口铸铁的室温组织组成物为 P+ Fe P+ Fe3 3C C + Ld + Ld 。含含3%C3%C亚共晶白口铸铁钢中组织组成物的相对重量为：亚共晶白口铸铁钢中组织组成物的相对重量为： 2.112.11 =100%*(4.3-3)/(4.3-2.11)=59=100%*(4.3-3)/(4.3-2.11)=59; ; L L4.34.3=1
28、-59=1-59=41=41 Fe Fe3 3C C = =59%*(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=1359%*(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=13; ; P= P=0.770.77 = = 59%*(6.69-2.11)/(6.69-0.77)=4659%*(6.69-2.11)/(6.69-0.77)=46 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C。 (7)(7)过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁( 4.3%( 4.3% c 6.69% ) c 6.69% ) 合金的冷却曲线及平衡结晶过程合金的冷却曲线及平衡结晶过程: :12点间从液点间从液相中析出相中析出Fe3
29、C，呈，呈粗条片状。粗条片状。到到2点，余下点，余下的液相成分的液相成分变到变到C点并转点并转变为变为Ld。2点以下点以下, Fe3C成分重成分重量不再发生量不再发生变化变化, Ld变变化同共晶合化同共晶合金。金。过共晶白口铁的结晶过程过共晶白口铁的结晶过程过共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织过共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织过共晶白口铸铁的室温组织组成物为过共晶白口铸铁的室温组织组成物为 Fe Fe3 3C C + Ld + Ld 。含含4.3%C4.3%C过共晶白口铸铁钢中组织组成物的相对重量为：过共晶白口铸铁钢中组织组成物的相对重量为： Fe Fe3 3C C =100 =100%*%*(
30、5-4.3)/(6.69-4.3)=29(5-4.3)/(6.69-4.3)=29; ; Ld=1-29 Ld=1-29% % =71=71 组成相为组成相为、 FeFe3 3C C。 组织组成物与相组组织组成物与相组成物标注区别主要在成物标注区别主要在 + Fe3C和和 +Fe3C两两个相区个相区. + Fe3C相区相区中有四个组织组成物中有四个组织组成物区，区， +Fe3C相区中有相区中有七个组织组成物区。七个组织组成物区。 组织组成物在铁碳合金相图上的标注组织组成物在铁碳合金相图上的标注 + Fe3C + Fe3C FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+
31、L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%温温度度5.3 5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系铁碳合金成分、组织与性能的关系 1.1.成分与组织的关系成分与组织的关系 FeFe3 3C C、的的相相对对重重量量由由杠杠杆杆定定律律确确定定。随随碳碳含含量量的的增增加加，的的量量逐逐渐渐变变少少，由由100100按按直直线线关关系系变变至至0 0；FeFe3 3C C的的量量则则逐逐渐渐增增多多，相相应应地地由由0%0%变变至至100100。同同时时，两两相相相
32、相互互组组合合的的形形态态，即即合合金金的的组组织织也也随随碳碳含含量量的的增增加加，组组织织按按下下列列顺顺序序变化：变化： +P +P P P - - P+FeP+Fe3 3C C - - P+FeP+Fe3 3C C+Ld +Ld Ld- Ld+FeLd- Ld+Fe3 3C C - - FeFe3 3C C 2.2.成分与性能的关系：成分与性能的关系： a.a.硬硬度度：随随碳碳含含量量的的增增加加，由由于于硬硬度度高高的的FeFe3 3C C增增多多，硬硬度度低低的的减少，所以合金的硬度呈直线关系增加。减少，所以合金的硬度呈直线关系增加。 b.b.强强度度：强强度度是是一一个个对对组
33、组织织形形态态很很敏敏感感的的性性能能。随随碳碳含含量量的的增增加加，亚亚共共析析钢钢中中P P增增多多而而减减少少。P P的的强强度度比比较较高高，其其大大小小与与细细密密程程度度有有关关。组组织织越越细细密密，则则强强度度值值越越高高。的的强强度度较较低低。所所以以亚亚共共析析钢钢的的强强度度随随碳碳含含量量的的增增大大而而增增大大。但但当当碳碳含含量量超超过过共共析析成成分分之之后后，由由于于强强度度很很低低的的FeFe3 3C C沿沿晶晶界界出出现现，合合金金强强度度的的增增高高变变慢慢，到到约约0.9%0.9%时时， FeFe3 3C C 沿沿晶晶界界形形成成完完整整的的网网，强强度
34、度迅迅速速降降低低。随随着着碳碳含含量量的的增增加加，强强度度不不断断下下降降，到到2.112.11后后，合合金金中中出出现现LdLd，强强度度已已降降到到很很低低的的值值。再再增增加加碳碳含含量量时时，由由于于合合金金基基体体都都为为脆脆性性很很高高的的FeFe3 3C C，强强度度变变化化不不大大且且值值很很低低，趋趋近近于于FeFe3 3C C的强度的强度( ( 约约2030MN2030MNm )m ) c.c.塑塑性性：铁铁碳碳合合金金中中FeFe3 3C C是是极极脆脆的的相相，没没有有塑塑性性，不不能能为为合合金金的的塑塑性性变变形形作作出出贡贡献献。合合金金的的塑塑性性变变形形全
35、全部部由由提提供供。所所以以随随碳碳含含量量的的增增大大，量量不不断断减减少少时时，合合金金的的塑塑性性连连续续下下降降。到到合金成为白口铸铁时，塑性就降到近于零值了。合金成为白口铸铁时，塑性就降到近于零值了。 5.4 5.4 铁碳合金相图的应用铁碳合金相图的应用 1.在钢铁材料选用方面的应用在钢铁材料选用方面的应用 纯铁不宜用作结构材料纯铁不宜用作结构材料,主要用作功能材料。低碳钢主要用作建筑结构和各主要用作功能材料。低碳钢主要用作建筑结构和各种型钢，中碳钢主要制作各种机械零件，高碳钢主要制作各种工具。白口铸种型钢，中碳钢主要制作各种机械零件，高碳钢主要制作各种工具。白口铸铁适用于作要求耐磨
36、、不受冲击、形状复杂的铸件。铁适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件。 2.在铸造工艺方面的应用在铸造工艺方面的应用 根据根据Fe-Fe3C相图可确定合金的浇注温度（液相线以上相图可确定合金的浇注温度（液相线以上50100）。纯铁）。纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好，所以铸铁在生产上很多是选在共晶成分附和共晶白口铸铁的铸造性能最好，所以铸铁在生产上很多是选在共晶成分附近。铸钢生产中，碳含量规定在近。铸钢生产中，碳含量规定在0.150.6之间。之间。 3.在热锻、热轧工艺方面的应用在热锻、热轧工艺方面的应用 钢锻造、轧制选在单相奥氏体区内进行。一般始锻、始轧温度控制在固相钢锻造、轧制选在单相奥氏体区内进行。一般始锻、始轧温度控制在固相线以下线以下100200范围内，亚共析钢热加工终止温度多控制在范围内，亚共析钢热加工终止温度多控制在GS线以上一线以上一点，过共析钢变形终止温度应控制在点，过共析钢变形终止温度应控制在PSK线以上一点。线以上一点。 4.在热处理工艺方面的应用在热处理工艺方面的应用 热处理加热温度都是依据热处理加热温度都是依据Fe-Fe3C相图确定的。相图确定的。
