3.1Fe-Fe3C相图分析（课件）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步教学（高教版第三版）

Fe-Fe3C相图分析 铁碳合金相图的组成 Part 01 Fe-Fe3C相图的特性点与特性线 Part 02 铁碳合金的分类 Part 03 碳钢的组织转变过程 Part 04 白口铸铁的结晶过程 Part 05 含碳量对钢的组织和力学性能的影响 Part 06 Fe-Fe3C相图的应用 Part 07 CONTENT 目 录 铁碳合金相图的组成 一、铁碳合金相图 铁碳合金相图表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。 二、铁碳合金相图的组成 在铁碳合金中，铁与碳可以形成Fe3C，Fe2C和FeC等一系列化合物，而稳定的化合物可以作为一个独立的组元，因此整个Fe-C相图可视为由Fe-Fe3C，Fe3C-Fe2C，Fe2C-FeC等一系列二元相图组成，如图示。 二、铁碳合金相图的组成 但工业用铁碳合金的含碳量一般不超过5%，因此含碳量更高的铁碳合金，脆性很大，没有使用价值。因此在铁碳合金相图中，仅研究Fe-Fe3C，故铁碳合金相图也可以认为是Fe-Fe3C相图，如图示。 二、铁碳合金相图的组成 图中纵坐标为温度，横坐标为含碳量的质量百分数。 为便于研究和分析，将相图上实用意义不大的左上角部分（液相向δ—Fe及δ—Fe向γ—Fe转变部分）予以省略。经简化后的Fe-Fe3C相图如图所示。 Fe-Fe3C相图的特性点与特性线 一、Fe-Fe3C相图的特性点 Fe-Fe3C相图中的几个特性点如图示 一、Fe-Fe3C相图的特性点 Fe-Fe3C相图中几个特性点的温度、含碳量及其物理含义见下表： 二、Fe-Fe3C相图的特性线 Fe-Fe3C相图的特性线如图示 二、Fe-Fe3C相图的特性线 Fe-Fe3C相图中几条特性线的物理含义见下表： 铁碳合金的分类 铁碳合金的分类 根据含碳量和室温组织，铁碳合金一般分为工业纯铁、钢及白口铸铁。 一、工业纯铁 含碳量小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁，其室温组织为铁素体。 二、钢 含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金称为钢。根据含碳量和室温组织的不同，又可分为： 亚共析钢（C<0.77%） 室温组织由铁素体和珠光体组成。 共析钢（C=0.77%） 室温组织全部是珠光体。 过共析钢（C>0.77%） 室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。 三、白口铸铁 含碳量在2.11%—6.69%的铁碳合金称为白口铸铁。根据含碳量和室温组织的不同，又可分为： 亚共晶白口铸铁（C<4.3%） 室温组织由珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体组成。 共晶白口铸铁（C=4.3%） 室温组织全部是低温莱氏体。 过共晶白口铸铁（C>4.3%） 室温组织由一次渗碳体和低温莱氏体组成。 碳钢的组织转变过程 碳钢的组织转变过程 现已几种典型成分的钢为例，分析其组织转变过程，所选取的合金成分如图示。 一、共析钢（合金Ⅰ） 共析钢的结晶过程如图示。 合金在1点温度以上为液态合金，当液态合金冷却到与液相线AC相交于1点的温度时，从液相中开始结晶出奥氏体，随着温度的下降，奥氏体量不断增加，其成分沿固相线AE改变，而剩余液相就逐渐减少，其成分沿液相线改变，到2点温度时，液相全部结晶成原合金成分相同的奥氏体。 共析钢的结晶过程示意图 一、共析钢（合金Ⅰ） 在2点到3点温度范围内为单相的奥氏体，当冷却到3点（727℃）时，将发生共析转变，即As→(Fp+Fe3C)P,形成层片状珠光体。珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。 3点（727℃）以下，组织不在变化（当温度由727℃继续下降时，铁素体沿固溶线PQ改变成分析出Fe3CⅢ, Fe3CⅢ常与共析渗碳体连在一起，不易分辨，且数量极少，可忽略不计），室温组织仍为P，如图示。 共析钢组织金相图 二、亚共析钢（合金Ⅱ） 亚共析钢的结晶过程如图示。 合金在1点温度以上为液态合金，当液态合金冷却到与液相线AC相交于1点的温度时，从液相中开始结晶出奥氏体，随着温度的下降，奥氏体量不断增加，其成分沿固相线AE改变，而剩余液相就逐渐减少，其成分沿液相线改变，到2点温度时，液相全部结晶成原合金成分相同的奥氏体。 亚共析钢的结晶过程示意图 二、亚共析钢（合金Ⅱ） 在2点到3点温度范围内为单相的奥氏体，当冷却到与GS线相交于3点温度时，奥氏体开始转变成铁素体，为先析铁素体。在3~4点冷却过程中，奥氏体成分沿GS线变化，铁素体成分沿GP线变化。当温度降到727℃时，同时奥氏体成分达到S点（C=0.77%），则发生共析转变，即As→(Fp+Fe3C)P,形成层片状珠光体，此时原先析出的铁素体保持不变，所以共析转变后，合金的组织为铁素体与珠光体。4点（727℃）以下，组织不在变化,室温组织仍为F+P，如图示。 亚共析钢组织金相图 三、过共析钢 过共析钢的结