鐵碳合金圖

1、37第三章第三章鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖非合金鋼[（GB／T1330491），將鋼分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類]和鑄鐵是應用極其廣泛的重要金屬材料，都是以鐵為基主要由鐵和碳組成的鐵碳合金。了解鐵碳合金成分與組織、性能的關系，有助于我們更好地研究和使用鋼鐵材料。本章將著重討論鐵碳相圖及其應用方面的一些問題。鐵與碳可以形成一系列化合物：、、等。的含碳量為6.69％，CFe3CFe2FeCCFe3鐵碳合金含碳量超過6.69％，脆性很大

2、，沒有實用價值，所以本章討論的鐵碳相圖，實際是相圖。相圖的兩個組元是和。FeCFe3FeCFe33.13.1系合金的組元與基本相系合金的組元與基本相FeCFe33.l.l3.l.l組元組元⑴純鐵純鐵是過渡族元素，1個大氣壓下的熔點為1538℃，20℃時的密度為Fe。純鐵在不同的溫度區(qū)間有不同的晶體結構（同素異構轉變），即：2mkg3107.87?（體心）（面心）（體心）?Fe?Fe?Fe工業(yè)純鐵的力學性能大致如下：抗拉強度=180～23

3、0，屈服強度＝100～170b?MPa2.0?，伸長率30～50％，硬度為50～80。MPa??HBS可見，純鐵強度低，硬度低，塑性好，很少做結構材料，由于有高的磁導率，主要作為電工材料用于各種鐵芯。⑵是鐵和碳形成的間隙化合物，晶體結構十分復雜，通常稱滲碳體滲碳體，可CFe3CFe3用符號表示。具有很高的硬度但很脆，硬度約為950～1050，抗拉強度CmCFe3HV=30，伸長率。b?MPa0??3.1.23.1.2基本相基本相相圖中除

4、了高溫時存在的液相，和化合物相外，還有碳溶于鐵形成的FeCFe3LCFe3幾種間隙固溶體相：⑴高溫鐵素體高溫鐵素體碳溶于的間隙固溶體，體心立方晶格，用符號表示。?Fe?⑵鐵素體鐵素體碳溶于的間隙固溶體，體心立方晶格，用符號或表示。中碳?Fe?FF的固溶度極小，室溫時約為0.0008％600℃時約為0.0057％在727℃時溶碳量最大，約為0.0218％，但也不大，在后續(xù)的計算中，如果無特殊要求可忽略不計。力學性能與工業(yè)純鐵相當。⑶奧氏體

5、奧氏體碳溶于的間隙固溶體，面心立方晶格，用符號或表示。奧氏體?Fe?A中碳的固溶度較大，在1148℃時最大達2.11％。奧氏體強度較低，硬度不高，易于塑性變形。3.23.2相圖相圖FeCFe33.2.13.2.1相圖中各點的溫度、含碳量及含義相圖中各點的溫度、含碳量及含義FeCFe3393.2.23.2.2相圖中重要的點和線相圖中重要的點和線FeCFe33.2.2.13.2.2.1三個重要的特性點三個重要的特性點⑴點為包晶點點為包晶點合

6、金在平衡結晶過程中冷卻到1495℃時。點成分的與點成分JBLH的發(fā)生包晶反應，生成點成分的。包晶反應在恒溫下進行，反應過程中、、?JAL?三相共存，反應式為：或。AHBL??JA09.053.0??L17.0A⑵點為共晶點點為共晶點合金在平衡結晶過程中冷卻到1148℃時。點成分的發(fā)生共晶反CCL應，生成點成分的和。共晶反應在恒溫下進行，反應過程中、、三相EACFe3LACFe3共存，反應式為：或。CLCFeAE3?3.4LCFeA311

7、.2?共晶反應的產(chǎn)物是與的共晶混合物，稱萊氏體萊氏體，用符號表示，所以共晶反應ACFe3Le式也可表達為：。3.4L3.4Le萊氏體組織中的滲碳體稱為共晶滲碳體共晶滲碳體。在顯微鏡下萊氏體的形態(tài)是塊狀或粒狀（727℃時轉變?yōu)橹楣怏w）分布在滲碳體基體上。A⑶點為共析點點為共析點合金在平衡結晶過程中冷卻到727℃時點成分的發(fā)生共析反應，SSA生成點成分的和。共析反應在恒溫下進行，反應過程中、、三相共存，PFCFe3AFCFe3反應式為：或S

8、ACFeFP3?77.0ACFeF30218.0?共析反應的產(chǎn)物是鐵素體與滲碳體的共析混合物，稱珠光體珠光體，用符號表示，因而共P析反應可簡單表示為：77.0A77.0P中的滲碳體稱為共析滲碳體共析滲碳體。在顯微鏡下的形態(tài)呈層片狀。在放大倍數(shù)很高時，PP可清楚看到相間分布的滲碳體片（窄條）與鐵素體片（寬條）。的強度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間，其機械性能如下：P抗拉強度（）770延伸率（）20～35％b?MPa?沖擊韌性

9、（）30～40硬度（）180ka2cmJHB2mmkgf3.2.2.23.2.2.2相圖中的特性線相圖中的特性線相圖中的為液相線；為固相線。ABCDAHJECF⑴水平線為包晶反應線。碳含量0.09～0.53％的鐵碳含金在平衡結晶過程中均發(fā)HJB生包晶反應。⑵水平線為共晶反應線。碳含量在2.11～6.69％之間的鐵碳合金，在ECF平衡結晶過程中均發(fā)生共晶反應。⑶水平線為共析反應線。碳含量0.0218～6.69％之PSK間的鐵碳合金，在平衡

10、結晶過程中均發(fā)生共析反應。線在熱處理中亦稱線。⑷PSK1A線是合金冷卻時自中開始析出的臨界溫度線，通常稱線。⑸線是碳在中GSAF3AESA的固溶線，通常稱線。由于在1148℃時中溶碳量最大可達2.11％，而在727℃時僅cmAA為0.77％，因此碳含量大于0.77％的鐵碳合金自1148℃冷至727℃的過程中，將從中A析出。析出的滲碳體稱為二次滲碳體二次滲碳體（）。線亦是從中開始析出CFe3IICFe3cmAA的臨界溫度線。⑹線是碳在中的

11、固溶線。在727℃時中溶碳量最大可達IICFe3PQFF0.0218％，室溫時僅為0.0008％，因此碳含量大于0.0008％的鐵碳合金自727℃冷至室溫的過程中，將從中析出。析出的滲碳體稱為三次滲碳體三次滲碳體（）。線亦為從FCFe3IIICFe3PQ中開始析出的臨界溫度線。FIIICFe3數(shù)量極少，往往可以忽略。下面分析鐵碳合金平衡結晶過程時，均忽略這一析出IIICFe3過程。3.33.3典型鐵碳合金的平衡結晶過程典型鐵碳合金的平衡