1、4.3 鐵碳合金相圖及應用,鐵碳合金： 是以鐵和碳為基本組元的合金。一般含碳量0.02182.11%的稱為鋼，含碳量大于2.11%的稱為鑄鐵。 一、鐵碳合金中的基本相 1鐵素體 鐵素體是碳在-Fe中的固溶體，用符號“F”表示。 其組織結(jié)構與組織形態(tài)如圖所示。,1）鐵素體的特點：, 在727有最大溶解度，為0.0218%C； 強度和硬度低，韌性塑性好。其力學性能大致為：,2）試比較純鐵（0.02%）的性能：,兩者性能與晶粒大小、雜質(zhì)含量有關,2奧氏體,奧氏體是碳在-Fe中的固溶體，用符號“A”表示。高溫奧氏體的顯微組織如圖所示。,奧氏體的特點： 在1148時有最大溶解度2.11%C，727時可固

2、溶 0.77%C； 其力學性能與含碳量及晶粒大小有關，一般170 220HBS、=4050%； 形變能力好，形變抗力小。,3滲碳體,滲碳體是鐵和碳的化合物，含碳量為6.67%，用“Fe3C”或“Cem”(Cementite)表示。 滲碳體的特點：硬度近800HBW，塑性幾乎為零；一般認 為其熔點1600（有資料介紹其計算值為1227）。,二、鐵碳合金相圖的組成 鐵碳合金相圖是研究鋼 鐵材料的成分、相和組織的 變化規(guī)律以及與性能之間關 系的重要工具。鐵碳合金相 圖如圖所示。,1七個區(qū)域,相當于由七個局部的“勻晶相圖”所組成。 2三條水平線： HJB線發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，溫度為1495，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為奧氏

3、體。即：L0.53+0.09=A0.17 ECF線發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，溫度為1148，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為奧氏 體和滲碳體的機械混合物,稱為萊氏體，用符號 “Le”表示。 L4.3= A2.11+Fe3C PSK線發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，溫度為727，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素 體和滲碳體的機械混合物，稱為珠光體，以符號 “P”表示。 A0.77= F0.0218+ Fe3C,3三條重要固態(tài)轉(zhuǎn)變線:, GS線（A3 ）：冷卻時不同成分的A開始析出鐵素體F 的溫度線，也是加熱時F轉(zhuǎn)變?yōu)锳的溫 度線。 ES線（Acm）：碳在A中的溶解度線。 PG和PQ線：碳在F中的溶解度線。 MO線（A2）：為F磁性轉(zhuǎn)變溫度（770）。,4主要特性點

4、,三、典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及其組織 1鐵碳合金相圖上的各種合金，一般分為三類：,1）工業(yè)純鐵（0.02% C ），室溫組織為固溶體； 2）鋼（0.022.11C）， 根據(jù)室溫組織不同，分為： 亞共析鋼（0.77C ） 共析鋼（0.77C） 過共析鋼（0.77C）,3）白口鑄鐵（2.116.67C），根據(jù)室溫的不同，分為：, 亞共晶白口鑄鐵 共晶白口鑄鐵（4.3 C） 過共晶白口鑄鐵（4.3C）,2共析鋼（0.77C） 共析鋼的結(jié)晶過程如圖a)所示。,由示意圖分析可知，共析鋼結(jié)晶過程的基本反應為勻晶反應+共析反應，室溫組織為珠光體顯微組織。,P中F和Fe3C的相對量：,3亞共析鋼（0.02

5、0.77C）,亞共析鋼的結(jié)晶過程如圖所示。,由示意圖分析可知，亞共析鋼結(jié)晶過程的基本反應為勻晶反應+包晶反應+固溶體轉(zhuǎn)變反應+共析反應，室溫組織為鐵素體+珠光體，顯微組織如圖所示。,4過共析鋼（0.77%2.11%C）,過共析鋼的結(jié)晶過程如圖所示。,由示意圖分析可知，過共析鋼結(jié)晶過程的基本反應為勻晶反應+二次析出反應+共析反應，室溫組織為珠光體+二次滲碳體，顯微組織如圖所示。,過共析鋼中Fe3C的最大相對量為：,5共晶白口鑄鐵（4.3%C）,共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程如圖所示。,由示意圖分析可知，共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程的基本反應為共晶反應+二次析出反應+共析反應，室溫組織為珠光體+滲碳體，是低溫萊氏

6、體，用符號“Le”表示。其顯微組織如圖所示。,6亞共晶白口鑄鐵,亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程如圖所示。,由示意圖分析可知，共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程的基本反應為勻晶反應+共晶反應+二次析出反應+共析反應，室溫組織為珠光體+二次滲碳體+低溫萊氏體，顯微組織如圖所示。,7過共晶白口鑄鐵,過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程如圖所示。,由示意圖分析可知，過晶白口鑄鐵結(jié)晶過程的基本反應為勻晶反應+共晶反應+二次析出反應+共析反應，室溫組織為一次滲碳體+低溫萊氏體，顯微組織如圖所示。,各類合金按組織組成物填寫的FeFe3C相圖如圖所示。,四、含碳量對鐵碳合金的組織及性能的影響,1鐵碳合金的含碳量對組織的影響 2含碳量對熱軋狀態(tài)鋼的力學性能的影響 3含碳量對工藝性能的影響 壓力加工:低碳鋼的可鍛性比高碳鋼好；加熱到呈單相奧 氏體時，便于塑性變形。 鑄造:鑄鐵的流動性