第3章 鐵碳合金合金及鐵碳相圖

1、3.1 Fe-Fe3C系合金系合金的組元和基本相的組元和基本相3.2 Fe-Fe3C相圖相圖3.3鐵碳合金的平衡結(jié)晶鐵碳合金的平衡結(jié)晶3.4含碳量對鐵碳合金組織與力學(xué)性能的影響含碳量對鐵碳合金組織與力學(xué)性能的影響3.5鋼中的雜質(zhì)元素鋼中的雜質(zhì)元素3.6金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織 碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解和料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解和掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因分

2、析有很重要的指熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因分析有很重要的指導(dǎo)意義。導(dǎo)意義。 鐵和碳可以形成一系列的化合物：鐵和碳可以形成一系列的化合物：Fe3C、Fe2C、FeC等等，由于鋼中的含碳量最多不超過，由于鋼中的含碳量最多不超過2.11%,鑄鐵中鑄鐵中的含碳量最多不超過的含碳量最多不超過5%,所以在研究鐵碳合金相圖時所以在研究鐵碳合金相圖時一般僅研究一般僅研究Fe-Fe3C部分部分(碳含量不超過碳含量不超過6.69%)。 鐵碳合金中的鐵碳合金中的碳存在形式：碳存在形式：滲碳體滲碳體Fe3C和和石墨。石墨。在通常情況下，碳以在通常情況下，碳以Fe3C形式存在。但形式存在。但Fe3C是一個是一個亞溫

3、相，在一定條件下可以分解為更穩(wěn)定的亞溫相，在一定條件下可以分解為更穩(wěn)定的Fe和石和石墨。墨。 所以，鐵碳相圖就有所以，鐵碳相圖就有Fe-Fe3C和和Fe-石墨兩種形式，石墨兩種形式，本章只研究前一種。本章只研究前一種。Fe-C相圖說明Fe3C Fe2CFeC溫度FeC(6.69%C) 3、1、1 組元組元 （1）純鐵：）純鐵：介紹鐵元素介紹鐵元素3.1 Fe-Fe3C系合金系合金的組元和基本相的組元和基本相同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是指金屬在結(jié)晶成固態(tài)以后繼續(xù)冷卻是指金屬在結(jié)晶成固態(tài)以后繼續(xù)冷卻的過程中晶格類型隨溫度下降而發(fā)生變化的現(xiàn)象，也稱的過程中晶格類型隨溫度下降而發(fā)生變化的現(xiàn)象，也稱同素異

4、晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變。1394153410006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe純鐵的主要力學(xué)性能指標：純鐵的主要力學(xué)性能指標： b = 176-274 MPa 0.2= 98-166 MPa HB= 50-80 純鐵具有純鐵具有良好的塑性、韌性，但強度、硬度太低，良好的塑性、韌性，但強度、硬度太低，故故工業(yè)上應(yīng)用很少工業(yè)上應(yīng)用很少,多用鐵碳合金。多用鐵碳合金。 （2）Fe3C（滲碳體）（滲碳體） 是鐵與碳形成的間隙化合物是鐵與碳形成的間隙化合物Fe3C，含碳量為，含碳量為6.69%,用用符號符號Cm表示表示

5、,也是鐵碳相圖中的重要也是鐵碳相圖中的重要基本相?；鞠唷?滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在此不作介紹。滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在此不作介紹。 滲碳體的性能：滲碳體的性能：具有很高的硬度，約為具有很高的硬度，約為800HB ;塑性塑性很差，延伸率接近于零；很差，延伸率接近于零；在低溫下具有一定的鐵磁性，在低溫下具有一定的鐵磁性，但在但在230以上這種磁性就消失了。所以，以上這種磁性就消失了。所以， 230是滲是滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱為碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱為A A0 0轉(zhuǎn)變；轉(zhuǎn)變；滲碳體的熔點為滲碳體的熔點為12271227。 3、1、2 基本相基本相 Fe-Fe3C相圖中除了高溫時存在的相圖

6、中除了高溫時存在的液相液相L，化合物相化合物相Fe3C外，還有碳溶于鐵形成的幾種間隙固溶體相：外，還有碳溶于鐵形成的幾種間隙固溶體相： （1）高溫鐵素體（）高溫鐵素體（ ）：）：碳溶于碳溶于-Fe-Fe中的間隙固溶中的間隙固溶體，為體心立方晶格，用符號體，為體心立方晶格，用符號表示。表示。 （2 2）鐵素體（）鐵素體（ F F或或a a ）：）：是碳溶于是碳溶于a-Fea-Fe中的間隙固溶中的間隙固溶體，為體心立方晶格，用符號體，為體心立方晶格，用符號F F或或a a表示。鐵素體中溶解表示。鐵素體中溶解碳的能力很小，最大溶解度在碳的能力很小，最大溶解度在727727時，為時，為0.0218%0

7、.0218%，隨，隨著溫度的降低，其溶解度逐漸減小，室溫時鐵素體中只著溫度的降低，其溶解度逐漸減小，室溫時鐵素體中只能溶解能溶解0.0008%0.0008%的碳。其力學(xué)性能與工業(yè)純鐵相當。的碳。其力學(xué)性能與工業(yè)純鐵相當。 3、1、2 基本相基本相 （3 3）奧氏體（）奧氏體（ A A或或 ）：）：是碳溶于是碳溶于-Fe-Fe中的中的間隙固溶體，為面心立方晶格，用符號間隙固溶體，為面心立方晶格，用符號 A A或或表表示。奧氏體的強度、硬度低，塑性、韌性高。在示。奧氏體的強度、硬度低，塑性、韌性高。在鐵碳合金平衡狀態(tài)時，奧氏體為高溫下存在的基鐵碳合金平衡狀態(tài)時，奧氏體為高溫下存在的基本相，也是絕大

8、多數(shù)鋼種進行鍛壓、軋制等加工本相，也是絕大多數(shù)鋼種進行鍛壓、軋制等加工變形所要求的組織。變形所要求的組織。 注意：注意：和和a a 是相同的合金相，是相同的合金相，都是碳在體心立都是碳在體心立方的鐵中的方的鐵中的間隙固溶體，間隙固溶體，僅是存在溫度區(qū)間不同，僅是存在溫度區(qū)間不同，溶解度不同。溶解度不同。3.2 Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖 鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它們都可以作為純組元看待。它們都可以作為純組元看待。 含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）時，合金太脆，已無實）時，合金太脆，已無實用價值。用價值

9、。 實際所討論的鐵碳合金相圖是實際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- Fe3C相圖。相圖。鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳 鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)礎(chǔ), ,是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。Fe-Fe3C相圖的建立FeTFe3C點溫度碳量含 義A15380純鐵熔點B14950.53包晶轉(zhuǎn)變時的液相成分C11484.3共晶點 LC - (AE+Fe3C) LdD12276.69Fe3C熔點E11482.11C

10、在-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶Fe3C成分點G9120-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點H14950.09C在-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶成分點 LB+H - AJK7276.69共析Fe3C成分點N13940-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點P7270.0218C在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析點 AS - (FP+Fe3C) PQ室溫0.0008 （一）狀態(tài)圖中的特性點二、相圖分析主要線主要線溫溫 度（度（）含含 義義ACD15381227液相線AECF15381148固相線HJB1495包晶轉(zhuǎn)變線ECF1148共晶線PSK727共析線 A1ES1148727C在-F

11、e中的溶解度線 AcmPQ727600C在-Fe中的溶解度線 GS912727A向F轉(zhuǎn)變的開始線 A3GP912727A向F轉(zhuǎn)變的終了線（二）狀態(tài)圖中的特性線相圖分析一次滲碳體Fe3CI：從液相（L）直接結(jié)晶出來。二次滲碳體Fe3CII：從A（）中析出。三次滲碳體Fe3CIII：從F（）中析出。 (1) Fe-Fe3 C相圖的組元Fe Fe、-Fe (bcc) 和-Fe (fcc)強度、硬度低，韌性、塑性好。Fe3 C 熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。(2) Fe-Fe3 C相圖的相Fe3C（Cem Cm，滲碳體） 復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)液相 L L相（高溫鐵素體）Fe（C）固溶體相（A ，奧氏體）

12、 -Fe（C）固溶體相（F，鐵素體） -Fe（C）固溶體Fe -Fe3C 相圖（三）相圖中的相區(qū)1組元：Fe、 Fe3C2 單相區(qū)5個：L、A、F、Fe3C3 雙相區(qū)7個：+L、 +A、 A+L、 L+ Fe3C、 A+ Fe3C、 A+F、 F+ Fe3C4 三相區(qū)3個：L+A、 L+A+ Fe3C、 A+F+ Fe3C 包晶線 共晶線 共析線Fe Fe3C T簡化Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+

13、FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C )萊氏體萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為c4.3。當。當溫度高于溫度高于727時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號符號Ld表示。在低于表示。在低于727時，萊氏體是由珠光體和時，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號滲碳體組成，用符號Ld表示，稱為變態(tài)萊氏體。因萊表示，稱為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所

14、以硬度高，塑性很差。差。高溫萊氏體和低溫萊氏體高溫萊氏體和低溫萊氏體。奧氏體和滲碳體組成的機。奧氏體和滲碳體組成的機械混合物稱高溫萊氏體，用符號械混合物稱高溫萊氏體，用符號Ld或（或（A+Fe3C）表示。）表示。由于其中的奧氏體屬高溫組織，因此高溫萊氏體僅存由于其中的奧氏體屬高溫組織，因此高溫萊氏體僅存于于727以上。高溫萊氏體冷卻到以上。高溫萊氏體冷卻到727以下時，將轉(zhuǎn)以下時，將轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)镻珠光體和滲碳體機械混合物（珠光體和滲碳體機械混合物（P+Fe3C）,稱低溫稱低溫萊氏體，用萊氏體，用Ld表示。萊氏體含碳量為表示。萊氏體含碳量為4.3%。由于萊氏。由于萊氏體中含有的滲碳體較多，故性能與

15、滲碳體相近，即極體中含有的滲碳體較多，故性能與滲碳體相近，即極為硬脆。為硬脆。 珠光體珠光體是是奧氏體奧氏體(奧氏體是碳溶解在奧氏體是碳溶解在Fe中的間隙中的間隙固固溶體溶體)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體鐵素體與與滲碳體滲碳體的共析體。的共析體。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。珠光體中的相物，也稱片狀珠光體。珠光體中的滲碳滲碳休也可呈粒休也可呈粒狀狀,這樣的珠光體稱為粒狀珠光體這樣的珠光體稱為粒狀珠光體. 用符號用符號P表示，含碳表示，含碳量為量為c0.77。在珠光體中鐵素體占。在珠光體中鐵素體

16、占88%,滲碳體占滲碳體占12%,由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體,所以鐵素體層所以鐵素體層片要比滲碳體厚得多片要比滲碳體厚得多. 球化退火球化退火 ：球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工：球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為淬火作準備。并為淬火作準備。簡化 Fe -Fe3C 相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+

17、Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相圖共析相圖勻晶相圖( P+Fe3C )簡化的Fe-Fe3C相圖3.3、鐵碳合金的平衡結(jié)晶1、工業(yè)純鐵 Wc0.0218%2、碳素鋼 0.0218% Wc2.11% 1）共析鋼 Wc=0.77% 2）亞共析鋼 0.0218% Wc0.77% 3）過共析鋼 0.77% Wc2.11%3、白口鑄鐵 2.11% Wc 6.69% 1）共晶白口鑄鐵 Wc=4.3% 2）亞共晶白口鑄鐵 2.11% Wc4.3% 3）過共晶白口鑄鐵 4.3% Wc 6.69%（一）鐵碳合金的分類1、工業(yè)純鐵在平衡狀態(tài)下

18、的結(jié)晶過程顯微組織照片1點以上 L ；12點 L+ ；23點 鐵素體相 ； 34點 +A； 45點 A ； 56點 A+F； 67點 F；7點以下 F+ Fe3CIII； 室溫下：相組成物相組成物F、Fe3C 三典型合金的結(jié)晶過程合金液體在12點間轉(zhuǎn)變?yōu)椋?4點間，56點間。到7點，從中析出Fe3C。NSJBH L+ + + 1 、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過程 隨溫度下降，F(xiàn)e3C量不斷增加，合金的室溫下組織為F+Fe3C。 室溫下Fe3C最大量為: %3 . 0%1000008. 069. 60008. 00218. 0III3CFe Q 從鐵素體中析出的滲碳體稱三次滲碳體三次滲碳體，用Fe3C表示。

19、 Fe3C以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。1 、工業(yè)純鐵的結(jié)晶過程 2、共析鋼在平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過程1點以上 L； 12點 L+A； 23點 A；3點 共析轉(zhuǎn)變AS (FP+Fe3C) P（片層狀分布）共析鐵素體 共析滲碳體 珠光體團34點 F+ Fe3CIII+ Fe3C P室溫下： 相組成物: F、Fe3C； 組織組成物: P727上上合金液體在12點間轉(zhuǎn)變?yōu)?。到S點發(fā)生共析轉(zhuǎn)變： SP+Fe3C, 全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。2、共析鋼的結(jié)晶過程 2、共析鋼的結(jié)晶過程珠光體珠光體在光鏡下呈指紋狀，在光鏡下呈指紋狀，相變結(jié)束時，珠光體中相相變結(jié)束時，珠光體中相的相對質(zhì)量百分比為：的相對質(zhì)量百分比為：珠

20、光體%.%.%Q,%.PKSKQC Fe321188810088802180696770696 珠光體中的滲碳體稱珠光體中的滲碳體稱共析共析滲碳體滲碳體。S點以下，共析點以下，共析 中析出中析出Fe3C，與共析，與共析Fe3C結(jié)合不易分辨。室溫結(jié)合不易分辨。室溫組織為組織為P。2、共析鋼的結(jié)晶過程共析鋼的結(jié)晶過程 室溫下，珠光體中兩相的相對質(zhì)量百分比是多少？%.%.%Q%.QLLQC Fe3511588100588000806967706964 Q432192、共析鋼的結(jié)晶過程 1點以上 L； 2點 包晶轉(zhuǎn)變0.09+ L0.53 A0.17 12點 L+；5點 共析轉(zhuǎn)變A0.77 (FP+F

21、e3C) P 23點 A+L； 56點 F+ Fe3CIII +P F+P 34點 A；（Fe3CIII含量很少，可以忽略不計） 45點 A+F；室溫下：相組成物F、Fe3C ；組織組成物F、P14957273、亞共析鋼在平衡態(tài)下的結(jié)晶過程 0.090.53%C亞共析鋼冷卻時發(fā)生包晶反應(yīng)。以0.4%C的鋼為例： 合金在4點以前通過勻晶包晶勻晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)?。?點，由中析出 。到5點,成分沿GS線變到S點發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，中析出Fe3C，由于與共析Fe3C結(jié)合，且量少，忽略不計。 3. 亞共析鋼的結(jié)晶過程3、亞共析鋼的結(jié)晶過程共析溫度下相的相對質(zhì)量為： %PKKQ%,P

22、KPQCFe100510053 組織組成物的相對質(zhì)量為： %PSSQ%PSPQP10051005 ，S3、亞共析鋼的結(jié)晶過程各相的相對量：Fe3C % (0.4-0.0218) /( 6.69-0.0218) 5.7 %F % 1 5.7 % = 94.3 %各組織組成物的相對量：P % = ( 0.4 0.0218 ) / ( 0.77 0.0218 ) 51 %F % 1 51 % = 49 %含碳量的估算:通過光學(xué)顯微鏡觀察估計某一鐵碳合金中的P所占比例，可用杠桿定律估算出該合金的即亞共析鋼顯微照片 利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比，可以近似估算亞共析鋼的含碳量:C%=P面積%0.7

23、7% (忽略 中含碳量，P面積%=QP)S室溫下相的相對質(zhì)量百分比為：%94%1006%6%1000008. 069. 60008. 04 . 0633CFeCFeQQLLQQLQQ 室溫下組織組成物的相對質(zhì)量百分比為：%48%1006%,52%1000008. 077. 00008. 04 . 06PPQQSSQQSQQ3、亞共析鋼的結(jié)晶過程含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織 亞共析鋼室溫下的組織為F+P。 在0.02180.77%C 范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。4、過共析鋼的結(jié)晶過程（wc=1.2%） 1點以上 L； 4點 共析轉(zhuǎn)變A0.77 (FP

24、+Fe3C) P 12點 L+A； 45點 P+ Fe3CII 23點 A； 室溫下：相組成物 F、Fe3C 34點 A+ Fe3CII； 組織組成物 P、Fe3CII 727顯微組織照片4、過共析鋼的結(jié)晶過程（1）合金在12點轉(zhuǎn)變?yōu)?， 到3點, 開始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱二次滲碳體，用Fe3C表示, 其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。 （2）溫度下降，F(xiàn)e3C量增加。到4點， 成分沿ES線變化到S點，余下的 轉(zhuǎn)變?yōu)镻。在共析溫度下Fe3C的相對量？ （3）過共析鋼室溫組織為P+ Fe3C。Fe3C量隨含碳量而增加,含碳量為2.11%時,Fe3C量最大：%6 .22%10077. 069

25、. 677. 011. 23 IICFeQ含1.2%C鋼的組織4、過共析鋼的結(jié)晶過程12345S4、過共析鋼的結(jié)晶過程 室溫下兩相的相對質(zhì)量百分比：%18%1005%82%1000008. 069. 62 . 169. 653QQLQQQLLQCFe 室溫下兩組織組成物的相對質(zhì)量百分比：%7%1005 %,93%10077. 069. 669. 653PCFePQLSSQCLSLQ4、過共析鋼的結(jié)晶過程11481點以上：L；1點 ：共晶轉(zhuǎn)變 L4.3 (A2.11+Fe3C) Ld ；12點：A+ Fe3CII + Fe3C Ld 二次滲碳體與共晶滲碳體混成一體； 2點 ； 共析轉(zhuǎn)變 A0.7

26、7 (FP+Fe3C) P； 23點： (P+ Fe3CII+ Fe3C) Ld；室溫下：相組成物 F、Fe3C；滲碳體的基體上分布著樹枝狀的珠光體 組織組成物： Ld7275、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程顯微組織照片F(xiàn)e3C 合金冷卻到C點發(fā)生共晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體(Le),萊氏體是共晶 與共晶Fe3C的機械混合物, 呈蜂窩狀。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程 共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時，兩相的相對質(zhì)量百分比為:%.Q%.%.QCFe847252100112696346963 ， C點以下, 成分沿ES線變化，共晶 將析出Fe3C。 Fe3C與共晶Fe3C 結(jié)合，不易分辨。12 Fe3C 溫度降到2點, , 成分

27、達到0.77%, 此時, 相的相對質(zhì)量: %.Q%.%.QCFe659440100770696346963 ， 在2點，共晶 發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種由P與Fe3C組成的共晶體稱低溫萊氏體， 用Le表示。2點以下，共晶體中P的變化同共析鋼。5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程 S5、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程： 共晶白口鑄鐵室溫組織為Le，(P+ Fe3C), 它保留了共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)特征。 室溫下兩相的相對質(zhì)量百分比為： %3 .64%7 .35%100%7 .35%1000008.069.63 .469.63 CFeQQ 5共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程1點以上：L；12點：L+A；2點：共晶轉(zhuǎn)變L4

28、.3 (A2.11+Fe3C) Ld 23點：A+ Fe3CII + Ld； 3點：先共晶A共析轉(zhuǎn)變 A0.77 (FP+Fe3C) P Ld Ld34點：P+ Fe3CII + Ld ；室溫下：相組成物： F、Fe3C ； 組織組成物：P、Fe3CII 、Ld 11487276、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程（P49）顯微組織照片 合金在12點間析出。到2點，液相成分變到C點,并轉(zhuǎn)變?yōu)長e。23點間從中析出Fe3C，一次的Fe3C被共晶襯托出來。到3點，轉(zhuǎn)變?yōu)镻。6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程 亞共晶白口鐵室溫組織為P+Fe3C+Le。 室溫下組織組成物相對質(zhì)量百分比為 ：EC

29、FD1234N%7 .31%100%3 . 977. 069. 677. 011. 22%59233IIIICFeLepCFeLeLeQQQECCQECEQQ室溫下相的相對質(zhì)量百分比?6、亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程1點以上：L；12點：L+ Fe3CI （ 先共晶滲碳體，呈粗大條狀）2點：共晶轉(zhuǎn)變 L4.3 (A2.11+Fe3C) Ld ； 23點：Fe3CI + Ld；3點： Ld Ld、 Fe3CI； 34點： Fe3CI + Ld；室溫下： 相組成物：F、Fe3C； 組織組成物：Ld、Fe3CI 11486、過共晶白口鐵的相變過程（P49）過共晶白口鐵顯微照片 12點間從液相中析出Fe3C

30、, 這種滲碳體稱一次滲碳體，用 Fe3C表示，呈粗條片狀。到2點，余下的液相成分變到C點并轉(zhuǎn)變?yōu)長e。DFK3Fe3C1246過共晶白口鐵的結(jié)晶過程 2點以下, Fe3C成分重量不再發(fā)生變化, Le變化同共晶合金,其室溫組織為Fe3C+Le。 按組織組成物分區(qū)的Fe-Fe3C相圖 + Fe3C + Fe3C 組織組成物在鐵碳合金相圖上的標注 組織組成物與相組成物標注區(qū)別主要在+ Fe3C和+Fe3C兩個相區(qū)。+ Fe3C相區(qū)中有四個組織組成物區(qū)，+Fe3C相區(qū)中有七個組織組成物區(qū)。FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3C

31、A+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度3.4 含碳量對鐵碳合金組織與性能的影響隨著含碳量增加時，滲碳體不僅數(shù)量增加，形態(tài)和分布也發(fā)生了很大變化。（滲碳體呈小片狀分布在P內(nèi)網(wǎng)狀分布在A晶界上形成萊氏體時，滲碳體則成了基體 。）（一）含碳量對鐵碳合金組織的影響4.184.18含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為： 1、對熱變形加工性能的影響WC2.11%時（白口鑄鐵），高低溫區(qū)都有脆 硬的萊氏體，不能進行熱變形加工。 （二）含碳量對鐵碳合金性能的影響 2、對力學(xué)性能的影響（1）硬度硬度 WC

32、增加，硬度增加；（2）強度強度 WC0.9%時，WC增加，強度降低；（3）塑性、韌性塑性、韌性 WC增加，塑性、韌性下降； 為了保證工業(yè)用鋼具有足夠的強度和塑性、韌性，碳素鋼的含碳量一般不超過1.4% 。4.193、對物理化學(xué)性能的影響 WC增加，導(dǎo)熱性下降、抗電化學(xué)腐蝕性能下降、焊接工藝性下降、鑄造工藝性下降 。亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強度、硬度升高， 塑性、韌性下降。2、對力學(xué)性能的影響0.77%C時，組織為100% P,鋼的性能即P的性能。2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le,合金太脆。0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降,但硬度仍上升。純鐵滲碳體少，強度硬度低

33、，可作磁性材料。 鋼中的雜質(zhì)元素及其影響鋼中的雜質(zhì)元素及其影響 在鋼的冶煉中，不可能除盡所有雜質(zhì)，除碳以外，還有錳、和、硅、硫、磷、氧、氫、氮等雜質(zhì)元素存在，影響鋼的質(zhì)量。 3、5、1錳和硅的影響：錳和硅的影響： 它們是在煉鋼過程加入脫氧劑時加入的。 作用：作用： （1）除去氧； （2）錳還可以除去硫； （3）錳和硅總有一部分溶于鋼液中，冷卻后溶于鐵素體，形成固溶強化，提高鐵素體的強度。 一般，錳和硅是作為鋼中的有益元素。3.5 鋼中的雜質(zhì)元素 3、5、2 剛中其他雜質(zhì)的影響：剛中其他雜質(zhì)的影響： 3、5、2.1硫的影響：硫的影響： 硫是鋼中的有害元素。硫在鋼中是以FeS形式存在。 危害危害：

34、 （1）硫的最大危害是引起鋼在熱加工時開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。熱脆。原因是：會形成（Fe+FeS）共晶，并在晶界上，它的熔點很低，熱加工時，此共晶處于熔融狀態(tài)，導(dǎo)致熱加工時開裂 （2）含硫量高時，會使鑄鋼件在鑄造應(yīng)力作用下產(chǎn)生熱裂紋，焊接時焊縫也會產(chǎn)生熱裂。 防止方法：防止方法：往鋼中加入適當?shù)腻i。 3、5、2.2磷的影響：磷的影響：一般是有害的雜質(zhì)。 危害危害： （1）冷脆：）冷脆：磷在鐵中具有較大的溶解度，一般都固溶于鐵中，具有較強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高但強烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性。 （2）具有嚴重的偏析傾向。難以用熱處理的方法消除。 優(yōu)點：優(yōu)點：提高鋼的切削加工性；與銅共存時，提高抗大氣腐蝕的能力。 3、5、2.3氮的影響：氮的影響：一般是有害元素。 危害危害主要是通過淬火時效和應(yīng)變時效淬火時效和應(yīng)變時效造成。 解決辦法：解決辦法：往鋼中加入數(shù)量足夠的鋁，與氮結(jié)合成AlN，減弱或完全消除這兩種在較低溫度下發(fā)生的時效現(xiàn)象。此外， AlN還阻礙加熱時奧氏體晶粒的長大，從而達到細化