鐵碳合金相圖一

鐵碳合金相圖一鐵碳合金相圖（一）鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的基礎(chǔ)。它是研究鐵碳合金的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的圖形。鐵碳合金相圖是人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐并進(jìn)行大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。一、鐵碳合金相圖的建立1.純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：同一種元素在不同條件下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度等外界條件變化時(shí)，晶格類型會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。（以純鐵的冷卻曲線，講解該過(guò)程。）2.鐵碳合金狀態(tài)圖的建立（1）配制不同成分的鐵碳合金，用熱分析法測(cè)定各合金的冷卻曲線。（2）從各冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并將各臨界點(diǎn)分別畫到成分－溫度坐標(biāo)中。（3）將意義相同的臨界點(diǎn)連接起來(lái)。二、鐵碳合金狀態(tài)圖分析圖1簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖ω，即純鐵；右端點(diǎn)圖中縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。左端原點(diǎn)0=cω，即Fe3C。橫坐標(biāo)上任何一點(diǎn)，均代表一種成分的鐵碳合金。=69%.6c1、鐵碳全合金的基本組織a）液相。鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱液相，用符號(hào)L表示。b)鐵素體。碳在α-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。用符號(hào)F表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，鐵素體的機(jī)械性能與純鐵相近，其強(qiáng)度、硬度較低，但具有良好的塑性、韌性。c)奧氏體。碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號(hào)A表示。（塑性較高、硬度較小，適合鍛造）d）滲碳體：滲碳體是一種具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物，它的分子式為Fe3C，滲碳體既是組元，又是基本相。其硬度很高，塑性韌性幾乎為零。e）珠光體：用符號(hào)P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間的機(jī)械機(jī)械混合物。介于F與Fe3C之間。f）萊氏體：用符號(hào)Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。硬度很高，塑性，韌性很差2、主要特性點(diǎn)表1Fe-Fe3C狀態(tài)圖中的主要特性點(diǎn)⑴C點(diǎn)為共晶點(diǎn)，溫度為1148oC含碳量為4.3％液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，稱為萊氏體（Ld），反應(yīng)式為：⑵S點(diǎn)為共析點(diǎn)，溫度727oC含碳量為0.77％奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變生成鐵素體和滲碳體片層相間的機(jī)械混合物（共析體），稱為珠光體（P），反應(yīng)式為：3、特性線⑴ACD線：液相線，用L表示，在此線以上的區(qū)域?yàn)橐合?，?dāng)合金液冷卻到此線時(shí)開(kāi)始結(jié)晶。cω<4.3％的合金冷卻到AC線溫度時(shí)開(kāi)始結(jié)晶出奧氏體，cω>4.3％的合金冷卻到CD線溫度時(shí)開(kāi)始結(jié)晶出一次滲碳體Fe3CⅠ。⑵AECF線：固相線，合金熔液冷卻到此線時(shí)結(jié)晶完畢，此線以下為固相區(qū)。AE線是合金完成結(jié)晶，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度線。ECF線叫共晶線，是一條水平恒溫線。液態(tài)合金冷卻到共晶線溫度（1148oC）時(shí)，將發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變而生成一定量的萊氏體（Ld），只有C點(diǎn)全部結(jié)晶為萊氏體。⑶ES線：是碳在奧氏體中的溶解度曲線，通常稱為Acm線。在1148℃時(shí)奧氏體中的溶碳能力最大為2.11%，隨著溫度降低溶解度沿此線降低，而在727℃時(shí)僅為0.77%C，所以含碳量大于0.77%的鐵碳合金，自1148℃冷至727℃的過(guò)程中，由于奧氏體含碳量的減少，將從奧氏體中析出二次滲碳體(Fe3CII)，以區(qū)別于自液體中結(jié)晶出的一次滲碳體(Fe3CI)。⑷GS線：稱為A3線，奧氏體冷卻到此線時(shí)，開(kāi)始析出鐵素體，這是同素異晶轉(zhuǎn)變的結(jié)果，使奧氏體含碳量沿此線向0.77%遞增。⑸PSK線：共析線，通常稱為A1線。當(dāng)S點(diǎn)成分的奧氏體冷卻到PSK線時(shí)，發(fā)生共析反應(yīng)，同時(shí)析出鐵素體和滲碳體，合稱珠光體P。⑹PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線。鐵素體冷卻到此線，將以Fe3C形式析出過(guò)飽和的碳，形成的滲碳體，稱為三次滲碳體Fe3CIII，三次滲碳體數(shù)量極少，對(duì)鋼鐵性能影響一般可忽略不計(jì)。以上各特性曲線的含義均是指合金緩慢冷卻過(guò)程中的相變。若是加熱過(guò)程，則相反。4、相區(qū)⑴單相區(qū)：F、A、L和Fe3C四個(gè)相區(qū)。⑵兩相區(qū)：L+A、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F、F+Fe3C⑶三相區(qū)：共晶線ECF是L、A、Fe3C三相共存區(qū)；共析線PSK是A、F、Fe3C三相共存區(qū)。5、鐵碳合金的分類ω＝2.11％）是鋼與生鐵的分界線，E點(diǎn)左邊的鐵碳合金稱為鋼(含碳E點(diǎn)成分（c量小于0.0218%的稱為純鐵)。E點(diǎn)右邊的稱為生鐵。根據(jù)含碳量和室溫組織的不同，鐵碳合金可分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵三大類：⑴工業(yè)純鐵ω≤0.0218％）的鐵碳合金，其室溫組織為鐵素體，F(xiàn)e3CIII數(shù)量成分為P點(diǎn)左面（c極少，經(jīng)常忽略。⑵鋼ω≤2.11％）的鐵碳合金，按室溫組織不同，成分為P點(diǎn)和E點(diǎn)之間（0.0218％<c以0.77％為界又可分為三類：ω＜0.77％，室溫組織為珠光體+鐵素體；①亞共析鋼：含碳量0.0218％<cω＝0.77％，室溫組織為珠光體；②共析鋼：含碳量cω≤2.11％，室溫組織為珠光體+二次滲碳體。③過(guò)共析鋼：含碳量0.77％<c⑶白口鑄鐵ω≤6.69％）的鐵碳合金，按室溫組織的不同，成分為E點(diǎn)和F點(diǎn)之間（2.11％<c以4.3％為界又分為三類：ω＜4.3