1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版副標(biāo)題樣式全國高職高專教育規(guī)劃教材全國高職高專教育規(guī)劃教材機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料劉祖其劉祖其 主編主編高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第第3章章高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v3.1 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織v3.2 鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析v3.3 鐵碳合金的成分、組織、性能間的關(guān)系鐵碳合金的成分、組織、性能

2、間的關(guān)系v3.4 鐵碳相圖的應(yīng)用鐵碳相圖的應(yīng)用v3.5 綜合練習(xí)題綜合練習(xí)題高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 鋼和鑄鐵是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料，它也是國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，主要由Fe、C 及Si、Mn 、S、P等雜質(zhì)元素組成。金屬材料一般可分為鋼鐵材料和非鐵金屬材料兩類。生鐵是由鐵礦石原料經(jīng)高爐冶煉而獲得的；高爐生鐵一般分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵兩種；現(xiàn)代煉鋼方法主要有氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法和電弧爐煉鋼法。為了研究鐵碳合金結(jié)晶過程的特點(diǎn)以及合金相與組織的變化規(guī)律，掌握各種鋼和鑄鐵的組織、性能及加工方法等就必須先了解鐵碳合金成分和鐵碳合金相圖。

3、鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金組織、化學(xué)成分、溫度和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3.1 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織v 鋼和生鐵都是鐵碳合金。根據(jù)含碳量的不同，碳和鐵之間相互作用不同，碳可以溶解在鐵中形成固溶體，也可以反應(yīng)形成金屬化合物，或由固溶體與金屬化合物組成機(jī)械混合物。因此，在鐵碳合金中基本相有鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體。并介紹如下： v 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 1.鐵素體鐵素體(F) 鐵素體：

4、是指碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號F表示；鐵素體具有體心立方晶格。由于體心立方晶格原子間的間隙小，因此碳由于體心立方晶格原子間的間隙小，因此碳在在-Fe中的溶解度小。中的溶解度小。 鐵素體室溫時的性能與純鐵相似,強(qiáng)度、硬度低,塑性和韌性好(b =180270MPa、s=100170MPa、=30%50%、=70%80%、Ak二128160J、5080HBW)。 鐵素體是一個獨(dú)立的相，也是一種單相組織。鐵素體是一個獨(dú)立的相，也是一種單相組織。 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 2.奧氏體奧氏體(A)v 奧氏體：是指鐵中溶

5、入碳元素形成的固溶體稱為奧氏體，用符號“A”表示；奧氏體具有面心立方晶格。由于面心立方晶格原子間的間隙比體心立方晶格大，因此溶碳能力較強(qiáng)。在 727oC時溶碳量為Wc=0.77%，隨溫度升高溶碳量逐漸增大到1148oC時，溶碳量可達(dá)Wc=2.11%。v 奧氏體的塑性、韌性好,強(qiáng)度、硬度較低(b =400MPa、=40%50%、170220HBW)。因此,生產(chǎn)中常將零件加熱到奧氏體狀態(tài)進(jìn)行鍛造。奧氏體（A）是一個獨(dú)立的相，也是一種單相組織。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 3. 滲碳體滲碳體(Fe3C) v 滲碳體：是指晶體點(diǎn)陣為正交點(diǎn)陣

6、、化學(xué)成分近似于Fe3C的一種間隙式化合物。含碳量為6.69%。熔點(diǎn)為1227oC，滲碳體不發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變；230以下時有弱鐵磁性，滲碳體的硬度很高（9501050HV），而脆性大，塑性和沖擊韌度幾乎。v v 滲碳體是一個獨(dú)立的相。因其性能又脆又硬，沒有單獨(dú)用它做為組織使用，而是多與鐵素體或奧氏體共同組成雙相組織。滲碳體結(jié)構(gòu)示意圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 4. 珠光體珠光體(P)v 珠光體：是鐵素體和滲碳體兩相的混合物，是共析反應(yīng)的產(chǎn)物，用符號“P”表示。珠光體是一種雙相組織，是奧氏體從高溫緩慢冷卻時發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的。v

7、珠光體是一種雙相組織。一般情況下，兩相呈層片狀分布，在緩慢冷卻條件下，珠光體的Wc=0.77%,力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較高、硬度180HBW適中、有一定塑性。 A A0.770.77 727 F 727 F0.02180.0218+Fe+Fe3 3C C共析共析 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 5. 萊氏體（萊氏體（Ld）v奧氏體：是指和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱為萊氏體。萊氏體碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%。1148oC時，將同時從液體中結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物, 即萊氏體，用符號Ld表示。v 由于奧氏體在727oC時轉(zhuǎn)

8、變?yōu)橹楣怏w，所以727oC以下的萊氏體由珠光體和二次滲碳體和共晶滲碳體組成，用符號“Ld”表示。v 變態(tài)萊氏體中由于有大量滲碳體存在其性能與滲碳體相似，即硬度高、塑性差。 L L4.34.3 1148 A 1148 A2.112.11+Fe+Fe3 3C C共晶共晶 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 鐵碳合金的基本組織性能特點(diǎn)鐵碳合金的基本組織性能特點(diǎn) 鐵素體鐵素體：碳與-Fe形成的間隙固溶體。 性能-強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌性好。 奧氏體奧氏體：碳與-Fe形成的間隙固溶體;高溫組織，在大于727時存在。 性能-塑性好，強(qiáng)度和硬度高于F。

9、滲碳體滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物。 性能-硬度高，脆性大。 珠光體珠光體：F與Fe3C組成的機(jī)械混合物 。 性能-力學(xué)性能介于兩者之間。 萊氏體萊氏體：A與Fe3C組成的機(jī)械混合物。 性能-硬度高，塑性差。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3.2鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析v3.2.1 Fe-Fe3C相圖分析相圖分析v3.2.2 鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類v3.2.3 典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 鐵和碳可形成一系列穩(wěn)

10、定化合物(Fe3C、Fe2C、FeC), 生產(chǎn)實(shí)踐表明, 當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到6.69%時的鐵碳合金脆性極大，機(jī)械加工困難，在工業(yè)上無使用價值。所以在研究鐵碳合金相圖時，只需研究Wc6.69%這部分。而Wc=6.69%時, 鐵碳合金全部為穩(wěn)定的Fe3C化合物，可以作為一個獨(dú)立的組元。實(shí)際研究的鐵碳合金相圖，就是研究Fe-Fe3C相圖，如圖3-1所示。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v Fe- Fe3C相圖的縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示成分。左端原點(diǎn)，即純

11、鐵；右端點(diǎn)Wc=6.69%，即Fe3C。橫坐標(biāo)上任一點(diǎn)均代表一種成分的鐵碳合金，例如圖中S點(diǎn)，表示W(wǎng)c=0.77%的鐵碳合金。3.2.1 Fe- Fe3C相圖分析相圖分析 該相圖由個點(diǎn)，條該相圖由個點(diǎn)，條線組成了線組成了1111個相區(qū)。個相區(qū)。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 1.相圖特性點(diǎn)相圖特性點(diǎn)v 相圖中具有特殊意義的點(diǎn)稱為特性點(diǎn)。鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的溫度、成分和含義如表3-1所示。各代表符號屬通用，不可隨意改變。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖表表3-1 3-1 簡化

12、后的簡化后的Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖中的特性點(diǎn)相圖中的特性點(diǎn)特性點(diǎn)特性點(diǎn) 溫度溫度/ wc/() 含含 義義 A15380純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn) C11484.3共晶點(diǎn)共晶點(diǎn) D12276.69滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn) E11482.11碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度 F11486.69滲碳體的成分滲碳體的成分 G9120-Fe -Fe 同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) K7276.69滲碳體的成分滲碳體的成分 P7270.0218碳在鐵素體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度 S7270.77共析點(diǎn)共析點(diǎn) Q6000.0057 碳在鐵素體中的溶解度碳在鐵素體中的溶解

13、度 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖特性線特性線 含含 義義 AC鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出奧氏體鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出奧氏體 CD鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出滲碳體鐵碳合金的液相線，液態(tài)合金開始結(jié)晶出滲碳體 AE鐵碳合金的固相線，即奧氏體的結(jié)晶終了線鐵碳合金的固相線，即奧氏體的結(jié)晶終了線 ECF鐵碳合金的固相線，鐵碳合金的固相線，LCAE+Fe3C 共晶轉(zhuǎn)變線共晶轉(zhuǎn)變線 GS奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線 GP奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的終了線奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的終了線 ES碳在奧氏體中的溶

14、解度線碳在奧氏體中的溶解度線 PSK含C量在0.0218 % -6.69%的鐵碳合金至此反生共析反應(yīng)，產(chǎn)生珠光體P ，又稱A1線。PQ碳在鐵素體中的溶解度線碳在鐵素體中的溶解度線 3-2主要特性線高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v3.2.2 鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類v 按按Fe-Fe3C相圖中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及室溫組織的不相圖中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及室溫組織的不同同,鐵碳合金分為以下三類鐵碳合金分為以下三類:v 1.工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵wc0. 021 8%,室溫組織為鐵素體。室溫組織為鐵素體。v2.鋼鋼0.0218%wc2.11%。按室溫組織不同。

15、按室溫組織不同,又又可分為以下三種可分為以下三種:v共析鋼共析鋼,wc=0.77%,室溫組織為珠光體。室溫組織為珠光體。v亞共析鋼亞共析鋼,0.021 8% wc0.77%,室溫組織為室溫組織為珠光體珠光體+鐵素體。鐵素體。v過共析鋼過共析鋼,0.77% wc2.11%,室溫組織為珠室溫組織為珠光體光體+二次滲碳體。二次滲碳體。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 3.白口鑄鐵白口鑄鐵v 2.11% wc6.69%。按室溫組織不同。按室溫組織不同,又可又可分為以下三種分為以下三種:v共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵,wc=4.3%,v室溫組織為變態(tài)

16、萊氏體室溫組織為變態(tài)萊氏體,俗稱低溫萊氏體。俗稱低溫萊氏體。v亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵,2.11 % wc 4. 3%,室溫組織為變態(tài)萊氏體室溫組織為變態(tài)萊氏體+珠光體珠光體+二次滲碳體。二次滲碳體。v過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵,4.3%w。6.69%,v室溫組織為變態(tài)萊氏體室溫組織為變態(tài)萊氏體+一次滲碳體。一次滲碳體。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v3.2.3典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析v 在鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程中，不同的成分將產(chǎn)生不同的組織。下面就圖3-1中對應(yīng)的幾種典型合金的結(jié)晶過程進(jìn)行簡單分析。v

17、 1.共析鋼共析鋼v （1）共析鋼的結(jié)晶過程v 在圖3-1中表示共析鋼，含碳量為0.77%，合金在1點(diǎn)以上全部為液相（L），當(dāng)緩冷至稍低于1點(diǎn)溫度時，開始從液體中結(jié)晶出奧氏體1點(diǎn)以（A），A的數(shù)量隨溫度的下降而增多。1點(diǎn)以上 1-2點(diǎn) 2-3點(diǎn) 3點(diǎn)以下圖3-2共析鋼的結(jié)晶過程示意圖 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 圖中圖中912912以以上相圖上相圖為二元為二元共晶相共晶相圖。圖。1)1)共晶反應(yīng)共晶反應(yīng): : 在一定溫度下，一定成分的液態(tài)合金，在一定溫度下，一定成分的液態(tài)合金，同時結(jié)晶出兩種不同成分的固相的反應(yīng)。同時結(jié)晶出兩種不同成

18、分的固相的反應(yīng)。共晶相圖共晶相圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 2)2)共析反應(yīng)共析反應(yīng) 二元合金在溫度較高時，經(jīng)液相結(jié)晶得到二元合金在溫度較高時，經(jīng)液相結(jié)晶得到單相固溶體，在冷卻到某一溫度時，一定成分的固相中同時單相固溶體，在冷卻到某一溫度時，一定成分的固相中同時析出兩種成分一定的固相的反應(yīng)。析出兩種成分一定的固相的反應(yīng)。 圖中固圖中固相以下相圖相以下相圖為二元共析為二元共析相圖。相圖。 具有共具有共析反應(yīng)的二析反應(yīng)的二元合金相圖元合金相圖稱為共析相稱為共析相圖圖 。 共析相圖共析相圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材

19、料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 鐵碳合鐵碳合金相圖金相圖 在鐵碳合在鐵碳合金中，當(dāng)碳的金中，當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過6.69%時，鐵時，鐵碳合金沒有實(shí)碳合金沒有實(shí)用價值。鐵碳用價值。鐵碳合金相圖實(shí)際合金相圖實(shí)際是是Fe-Fe3C相相圖。圖。簡化后的簡化后的Fe-Fe3C相圖相圖A AD DC CE EF FS SQ QP PG GK K1 15 53 38 81 12 22 27 71 11 14 48 87 72 27 79 91 12 26 60 00 00 06 6. .6 69 94 4. .3 32 2. .1 11 10 0. .7 77 70 0. .0 02 21

20、 18 8L LA A + + F Fe e3 3C CL L+ +A AA AF F + + F Fe e3 3C CF FF F+ +A AF Fe e( (F Fe e3 3C C) )T TL LF Fe e3 3C CWc / %3)合金的結(jié)晶高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共析鋼共析鋼( (合金合金I )I )結(jié)晶過程結(jié)晶過程共析鋼結(jié)晶過程示意共析鋼結(jié)晶過程示意高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v （2）共析鋼的顯微組織）共析鋼的顯微組織v 共析鋼：在727以上的組織為奧氏

21、體，冷至727時發(fā)生共析反應(yīng)：v A（0.77%）F(0.0218%C)+Fe3C鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物稱珠光體（P）。在普通光學(xué)顯微鏡下觀察時，能看到Fe3C成條條細(xì)黑線分布在鐵素體上，顯微組織如圖3-4所示。圖3-3工業(yè)純鐵組織 圖3-4珠光體組織 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖菲離浦公司生產(chǎn)菲離浦公司生產(chǎn)的的TECNAI-20日本電子的日本電子的JEM-2010金屬顯微組織復(fù)型的制備金屬顯微組織復(fù)型的制備高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 2、亞共析鋼、亞共析鋼v （1）

22、亞共析鋼的結(jié)晶過程v 當(dāng)冷卻到與GS線相交的3點(diǎn)時，開始從奧氏體中析出時，就會將多余的碳原子轉(zhuǎn)移到奧氏體中，從而引起未轉(zhuǎn)變的奧氏體的含碳量增加。隨著GS線變化，當(dāng)溫度下降至4點(diǎn)（727）時，剩余奧氏體含碳量達(dá)到共析成分Wc0.77，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變形成珠光體。4點(diǎn)以下不再發(fā)生組織變化。所有亞共析鋼的室溫組織是由鐵素體珠光體組成。亞共析鋼的結(jié)晶過程如圖3-5所示。1點(diǎn)以上 1-2點(diǎn) 2-3點(diǎn) 3-4點(diǎn) 4點(diǎn)以下 圖3-5亞共析鋼冷卻過程示意圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共析鋼結(jié)晶過程示意亞共析鋼結(jié)晶過程示意亞共析鋼亞共析鋼( (合金合金)

23、的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v （2）亞共析鋼的顯微組織v 亞共析鋼: 含碳量為0.0218%Wc0.077%之間，組織為先共析鐵素體加珠光體，在顯微鏡下鐵素體呈亮色，珠光體呈暗色，鐵素體的形態(tài)隨鐵素體量的多少而改變，不同含碳量的亞共析鋼的顯微組織如圖3-6所示。 45號鋼顯微組織 65號鋼顯微組織 圖3-6亞共析鋼的顯微組織 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 3. 過共析鋼過共析鋼 v （1）過共析鋼的結(jié)晶過程v 在圖3-1中合金表示過共析鋼。當(dāng)含碳量為

24、1.3%的過共析鋼，合金在點(diǎn)以上為液體，合金在3點(diǎn)以上的冷卻過程與合金1在3點(diǎn)以上相似。當(dāng)緩冷至3點(diǎn)后，隨著溫度不斷降低，由奧氏體中析出的二次滲碳愈來愈多，而奧氏體中的含碳量不斷減少，并沿著ES線變化。奧氏體中開始沿晶界析出二次滲碳體。當(dāng)在3-4點(diǎn)之間，二次滲碳體量不斷增多。溫度降到4點(diǎn)（727）時，奧氏體的成分達(dá)到了共析成分，二次滲碳體析出停止。在4點(diǎn)以下，合金的組織不再發(fā)生變化。故室溫組織為珠光體二次滲碳體。過共析鋼的結(jié)晶過程如圖3-7所示。1點(diǎn)以上 1-2點(diǎn) 2-3點(diǎn) 3-4點(diǎn) 4點(diǎn)以下 圖3-7過共析鋼的結(jié)晶過程示意圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳

25、合金相圖鐵碳合金相圖過共析鋼過共析鋼( (合金合金)的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 過共析鋼結(jié)晶過程示意共析鋼結(jié)晶過程示意高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v （2）過共析鋼的顯微組織v 過共析鋼：含碳量為0.77%Wc2.11%之間，一般情況下，鋼的最大含碳量只到1.3%左右，只有特殊情況下可達(dá)1.65%，因?yàn)楹剂吭俑?，二次滲碳體量增多，使鋼變脆。過共析鋼的組織由珠光體及二次滲碳體所組成，二次滲碳體呈網(wǎng)狀，含碳量愈高，滲碳體網(wǎng)就愈多、愈完整。T12鋼的顯微組織如圖3-8所示。 圖3-8 200倍T12鋼顯微組織 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工

26、程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 4. 共晶白口鐵共晶白口鐵v （1）共晶白口鐵的結(jié)晶過程v 在圖3-1中合金表示共晶白口鐵，含碳量為4.3。合金在1 點(diǎn)溫度以上為液體，當(dāng)降至1 點(diǎn)溫度(1148oC)時，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，結(jié)晶出奧氏體與滲碳體，即高溫萊氏體，用符號Ld表示。溫度繼續(xù)下降時，萊氏體中的奧代體將不斷析出二次滲碳體，并沿著ES線變化。 1點(diǎn)以上 1點(diǎn)時 1-2點(diǎn) 2點(diǎn)以下圖3-9共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程示意圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵( (合金合金)的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 共晶白口

27、鑄鐵結(jié)晶過程示意共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v （2）共晶白口鐵的顯微組織v 共晶白口鐵：該合金由液態(tài)冷卻到1148時，全部發(fā)生共晶反應(yīng)：v L(4.3%C)A(2.11%C)+Fe3Cv 所得結(jié)果稱為萊氏體（Ld），呈豹皮狀，在顯微鏡下觀察變態(tài)萊氏體仍呈豹皮狀，顯微組織如圖3-10所示。圖3-10 共晶白口鐵 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 5.亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 v (1)亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程v 在圖3-1中合金表示亞共晶白口鐵。當(dāng)含碳量為

28、3.0的亞共晶白口鑄鐵。合金在1點(diǎn)溫度以上為液體，當(dāng)溫溫度冷卻1點(diǎn)溫度時，點(diǎn)開始從液體中結(jié)晶出奧氏體。12點(diǎn)溫度之間奧氏體量不斷增多并呈樹枝狀長大。亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程如圖3-11所示。 1點(diǎn)以上 12點(diǎn) 2點(diǎn) 2-3點(diǎn) 3點(diǎn)以下圖3-11亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程示意圖高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵( (合金合金V)V)的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v (2)亞共晶白口鐵的顯微組

29、織v 亞共晶白口鐵：含碳量為Wc=2.11%4.3%之間，這類合金凝固時先析出初生奧氏體，呈樹枝狀，剩余液體在1148發(fā)生共晶反應(yīng)得到萊氏體，當(dāng)繼續(xù)冷卻時初生奧氏體及共晶體中的奧氏體各在原地發(fā)生相同的轉(zhuǎn)變，即先析出二次滲碳體，后形成珠光體，其室溫組織是由初生奧氏體轉(zhuǎn)變所得的二次滲碳體加珠光體（Fe3CII+P）及變態(tài)萊氏體Ld所組成，顯微組織如圖3-12所示。 圖3-12亞共晶白口鑄鐵 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 6、過共晶白口鐵v (1)過共晶白口鐵的結(jié)晶過程 v在圖3-1中合金表示過共晶白口鐵。當(dāng)含碳量為5.0的過共晶白口鑄鐵

30、。合金在1點(diǎn)溫度以上為液體。當(dāng)溫度冷卻1點(diǎn)溫度時，從液體中開始結(jié)晶出一次滲碳體。溫度不斷下降，冷至2點(diǎn)(11480C)時，液體成分達(dá)到共晶成分，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成萊氏體。 1點(diǎn)以上 1-2點(diǎn) 2點(diǎn)時 2-3點(diǎn) 3點(diǎn)以下圖3-13過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程示意圖 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵( (合金合金)的結(jié)晶過程的結(jié)晶過程 過共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v (2)過共晶白口鐵的顯微組織v過共晶白口鐵：

31、含碳量為Wc=4.3%6.69%之間，過共晶白口鑄鐵的組織是由粗大片狀的一次滲碳體加變態(tài)萊氏體組成。顯微組織如圖3-14所示。圖3-13過共晶白口鑄鐵 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3.3鐵碳合金的成分、組織、性能間的關(guān)系鐵碳合金的成分、組織、性能間的關(guān)系v3.3.1含碳量對平衡組織的影響v3.3.2含碳量對力學(xué)性能的影響高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v3.3鐵碳合金的成分、組織和性能之間的關(guān)系鐵碳合金的成分、組織和性能之間的關(guān)系v 在一定的溫度下，合金的成分決定了組織，而組織決

32、定了合金的性能。鐵碳合金的室溫組織是由鐵素體和滲碳體兩相組成的。當(dāng)含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，組織中就有兩個相的相對數(shù)量、分布及形態(tài)也不同，不同成分的鐵碳合金具有不同的組織和性能。鐵碳合金的成分、組織、性能及相組分間的定量關(guān)系如圖3-15所示。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 圖3-15 鐵碳合金成分、組織、性能的對應(yīng)關(guān)系 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v3.3.1含碳量含碳量對平衡組織的影響平衡組織的影響v 1.相的變化v 鐵碳相圖在共析溫度以下為F與Fe3C的兩相區(qū)，所有鐵碳合金由此兩相

33、組成。室溫時, 含碳量低于0.021 8%的合金全部為鐵素體(忽略三次滲碳體)；隨著含碳量的增加，鐵素體的含量呈直線關(guān)系減少；當(dāng)含碳量為6.69%時鐵素體降為零。與此同時，滲碳體的含量則由零直線增加至100%。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 2.組織的變化v 同一種組織組成物或組成相，由于生成條件的不同，雖然本質(zhì)相同，但形態(tài)確有很大差別，對性能的作用也大不一樣。v 從圖中3-15可以看出，鐵碳合金室溫組織隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鐵素體的相對量減少，而滲碳體的相對量增加。對鋼而言，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，亞共析鋼中的鐵素體量減少，過共析鋼

34、中的二次滲碳體量增加；對鑄鐵而言，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，亞共晶白口鑄鐵中的珠光體和二次滲碳體量減少，過共晶白口鑄鐵中一次滲碳體和共晶滲碳體量增加。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖v 3.3.2含碳量含碳量對力學(xué)性能的力學(xué)性能的影響v 從圖中3-16可以看出，工業(yè)純鐵含碳量很低，是由單相鐵素體構(gòu)成的，其塑性很好而強(qiáng)度和硬度很低。在亞共析鋼中，組織中的鐵素體是隨著含碳的增多而減少，而珠光體量相應(yīng)增加。共析鋼為珠光體組織，其具有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較低。在過共析鋼中，隨著含碳量增加，開始時強(qiáng)度和硬度繼續(xù)增加，當(dāng)含碳量為0.9%時，抗拉強(qiáng)度

35、達(dá)到最大值。 高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3-16含碳量對碳鋼力學(xué)性能的影響高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3.4鐵碳相圖的應(yīng)用鐵碳相圖的應(yīng)用v3.4.1.選材方面的應(yīng)用v3.4.2加工工藝方面的應(yīng)用高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖3.4鐵碳相圖的應(yīng)用鐵碳相圖的應(yīng)用 v 鐵碳合金相圖從客觀上反映了鋼鐵材料的組織隨化學(xué)成分和溫度變化的規(guī)律，因此，在工程上為選材及制訂鑄造、鍛造、焊接、熱處理及切削加工等工藝提供了重要的理論依據(jù)。高等教育出版社高等教育出版社機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 鐵碳合金