05讲 铁碳合金的基本组织 Fe—Fe3C相图

05讲铁碳合金的基本组织 Fe—Fe3C相图湖北职业技术学院备课纸

《机械制造技术基础》教案

教学内容：铁碳合金的基本组织 Fe-Fe 3C 相图分析教学方式：结合实际，由浅如深讲解教学目的：

1．了解纯铁的同素异构转变；

2．清楚铁碳合金的基本相及其性能；

3．掌握Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线。

重点、难点：铁碳合金的基本相 Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线教学过程：

1.2 铁碳合金

1.2.4 铁碳合金基本组织及Fe-Fe 3C 相图分析

铁碳相图是研究在平衡状态下铁碳合金成分、组织和性能之间的关系及其变化规律的重要工具，掌握铁碳相图对于制定钢铁材料的加工工艺具有重要的指导意义。 1.2.4.1 铁碳合金的基本组织 1．纯铁的同素异构转变

自然界中大多数金属结晶后晶格类型都不再变化，但少数金属，如铁、锰、钴等，结晶后随着温度或压力的变化，晶格会有所不同，金属这种在固态下晶格类型随温度（或压力）变化的特性为同素异构转变。如图4-1所示。纯铁的同素异构转变可概括如下：

1538C 1394912()Fe C C Fe Fe Fe δγα??????→???→???

→---←???←???←???

液态α-Fe 和δ-Fe 都是体心立方晶格，γ-Fe 为面心立方晶格。纯铁具有同素异构转变的特

征，是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依

据。纯铁在发生同素异构转变时，由于晶格结构变化，体积也随之改变，这是加工过程中产生内应力的主要原因。2．铁碳合金的基本组织

铁碳合金在熔化温度以上可以形成均匀的液体，该液体称为铁碳合金的液相，用符号L 表示。

在固态下碳可以有限地溶于铁的同素异构体中形成间隙固溶体；当含碳量超过它在相应温度固相的溶解度时则会析出具有复杂晶体结构的间隙化合物——渗碳体。

根据铁和碳的相互作用，铁碳合金中可形成五种组织：

1）铁素体（F ）图4-1 纯铁的同素异构转变

铁素体是碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体，它仍保持α-Fe 的体心立方晶格结构。由于α-Fe 晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃），所以是几乎不含碳的纯铁。

铁素体由于溶量小，力学性能与纯铁相似，即塑性和冲击韧度较好，而强度、硬度较低。

2

180280MPa HBS=5080 =3050% 128160J/cm

b KU a σδ==

显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。图4-2 铁素体晶胞示意图图4-3 奥氏体晶胞示意图

2）奥氏体（A ）

奥氏体是碳溶解在γ-Fe 中形成的间隙固溶体。它保持γ-Fe 的面心立方晶格结构。因其晶格间隙较大，所以溶碳能力比铁素体强，在727℃时溶碳量为0.77%，1148℃时溶碳量达到2.11%。

奥氏体的强度、硬度较低，但具有良好的塑性，是绝大多数钢高温进行压力加工的理想组织。

400MPa;HBS=160200;=4050%b σδ≈

由于γ-Fe 一般存在于727～1394℃之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。显微镜观察，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。 3）渗碳体（Fe 3C ）

渗碳体是铁与碳形成的具有复杂斜方结构的间隙化合物，含碳量为 6.69%，硬度很高（800HBW ），塑性和韧性几乎为零。主要作为铁碳合金中的强化相存在。

显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽，并在一定条件下可以分解出石墨。 4）珠光体（P ）

珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体（机械混合物）。珠光体的平均含碳量为0.77%，在727℃以下温度范围内存在。力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即综合性能良好。

770MPa HBS=180 =2035%b σδ=

显微镜观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。 5）莱氏体（Ld ）

莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。铁碳合金中含碳量为 4.3%的液体冷却到1148℃时发生共晶转变，生成高温莱氏体（Ld ）。合金继续冷却到727℃时，其中的奥氏体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱氏体（L ’d ）。统称莱氏体。

莱氏体中由于大量渗碳体存在，其性能与渗碳体相似，即硬度高，塑性差。 1.2.4.1 Fe —Fe 3C 相图分析

铁碳合金相图是表示在缓慢冷却的条件下，表明铁碳合金成分、温度、组织变化规律的简明图解，它也是选择材料和制定有关热处理工艺时的重要依据。

由于W C >6.69%的铁碳合金脆性很大，在工业生产中没有使用价值，所以我们只研究W C 小于6.69%的部分。W C =6.69%对应的正好全部是渗碳体，把它看作一个组元，实际上我们研究的铁碳相图是Fe-Fe 3C 相图。为了便于研究分析将其简化，便得到了简化的Fe-Fe 3C 相图，如图所示。

图简化的Fe-Fe 3C 相图

简化的Fe-Fe 3C 相图可视为有两个简单的典型二元相图组合而成。图中的右上半部分为共晶转变类型的相图，左下半部分为共析转变类型的相图。

简化的Fe-Fe 3C 相图纵坐标为温度，横坐标为碳的质量百分数，其中包括共晶和共析二种典型反应。

1． Fe-Fe 3C 相图中典型点的含义见表3-1

表3-1 Fe-Fe 3C 相图中几个特性点

符号温度/℃含碳量（%）

说明 A 1538 0 纯铁的熔点

C 1148 4.3 共晶点，3A+Fe C

L C

D 1227 6.69 渗碳体的熔点

E 1148 2.11 碳在γ-Fe 中的最大溶解度

G 912 0 纯铁的同素异构转变点Fe Fe α

γ--

P 727 0.0218 碳在Fe α-中的最大溶解度 S

727

0.77

共析点，3s

A F Fe C +

2． Fe-Fe 3C 相图中特性线的意义见表3-2

Fe 3C

W C (%)

图3-4 简化Fe-Fe 3C 相图

F

0.0218

K

F 0 2.110.77

4.3

D

表3-2 简化的Fe-Fe 3C 相图中的特性线

特性线含义 ACD 液相线 AECF 固相线

GS A 3线，冷却时不同含量的A 中结晶F 的开始线 ES A cm 线，碳在A 中的固溶线，Fe3C Ⅱ析出线

ECF 共晶线 3A+Fe C

L C

PSK 共析线，A 1线。3s

A F Fe C

AC 线奥氏体结晶开始线 AE 线奥氏体结晶终了线 GP 线铁素体析出终了线 PQ 线 Fe3C Ⅲ析出线 CD 线

一次渗碳体结晶开始线

3． Fe-Fe 3C 相图相区分析

依据特性点和线的分析，简化Fe-Fe 3C 相图（见图所示）主要：四单相区： L ——液相区； A ——奥氏体区； F ——铁素体区； Fe 3C ——渗碳体区。五个双相区：

L+A ——液相+奥氏体； A+F ——奥氏体+铁素体； L+ Fe 3C ——液相+渗碳体； A+ Fe 3C ——奥氏体+渗碳体； F+ Fe 3C ——铁素体+渗碳体。

小结：略

作业： 1.14 1.15 1.33 1.34 1.35

铁碳合金相图全面分析

铁碳平衡图 （The Iron-Carbon Diagrams） 连聪贤 本章阐述了铁碳合金的基本组织，铁碳合金状态图，碳钢的分类、编号和用途。要求牢固掌握铁碳合金的基本组织(铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体)的定义、结构、形成条件和性能特点。牢固掌握简化的铁碳合金状态图；熟练分析不同成分的铁碳合金的结晶过程；掌握铁碳合金状态图各相区的组织及性能，以及铁碳合金状态图的实际应用。掌握碳钢中常存元素对碳钢性能的影响；基本掌握碳钢的分类、编号、性能和用途。 铁碳合金基本组织铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体的定义、表示符号、晶体结构、显微组织特征、形成条件及性能特点。铁碳合金状态图的构成、状态图中特性点、线的含义。典型合金的结晶过程分析及其组织，室温下不同区域的组织组成相。碳含量对铁碳合金组织和性能的影响。铁碳合金状态图的实际应用。锰、硅、硫、磷等常存杂质元素对钢性能的影响。碳铁的分类、编号、性能和用途。 铁碳合金状态图是金属热处理的基础。必须配合铁碳合金平衡组织的金相观察实验，结合课堂授课，作重点分析铁碳合金的基本组织及其室温下不同成分铁碳合金的组织特征。练习绘制铁碳合金状态 四、课程纲要 （一）铁碳合金的构成元素及基本相

1. 合金的构成元素与名词解释 （1）金属特性：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特 性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶 体）。 （2）合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 （3）相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分，物理上均质且可区分的部分。 （4）固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态 金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。（5）固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 （6）化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 （7）机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。

铁碳合金相图及平衡组织分析

实验三铁碳合金相图及平衡组织分析 一、实验目的 1.认识和熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征； 2.了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响，建立Fe-Fe3C状态图与平衡组织的关系 3.了解平衡组织的转变规律并能应用杠杆定律 4.掌握金相显微镜用铁碳合金样品的制备 二、实验原理 通常将碳含量小于2.11%的铁碳合金称为钢，碳含量大于2.11%的Fe-C合金称为铁，根据铁碳二元相图（图1），它们在室温下组成相都是铁素体和渗碳体，但是它们在纤维组织上却有很大的差异。 按组织分区的Fe-Fe3C相图 （一）铁碳合金中的几种基本相和组织 （1）铁素体（F）。它是碳在α-Fe中的固溶体，为体心立方晶格。具有磁性及良好的塑性，硬度较低。用3%-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的多边形晶粒。亚共析钢中，铁素体呈现块状分布；当碳含量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体（共析体）周围。 （2）渗碳体（Fe3C，又称Cementite），它是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量

为6.69%。用3%-4%的硝酸酒精溶液寝蚀后，呈现亮白色；若用热苦味酸钠溶液寝蚀，则渗碳体呈现黑色而铁素体仍为白色，由此可以区别铁素体与渗碳体。此外，按铁碳合金成分和形成条件不同，渗碳体呈现不同的的形态：一次渗碳体，从液相中析出，呈现条状；二次渗碳体（次生相），从奥氏体中析出，呈现网络状，沿奥氏体晶界分布，经球化退火，渗碳体呈现颗粒状；三次渗碳体，从铁素体中析出，常呈现颗粒状；共晶渗碳体与奥氏体同时生长，称为莱氏体；共析渗碳体与铁素体同时生长，称为珠光体。 （3）珠光体（P），它是铁素体和渗碳体的机械混合物，是共析转变的产物。由杠杆定律可以求得铁素体和渗碳体的含量比为8:1。因此，铁素体后，渗碳体薄。硝酸酒精寝蚀后可观察到两种不同的组织形态。 1）片状珠光体，它是由铁素体与渗碳体交替排列形成的层状组织，腈硝酸酒精溶液寝蚀后，在不同放大倍数下，可以观察到具有不同特征的层片状组织。 2）球状珠光体，其组织的特征是在亮白色的铁素体基体上，均匀分布着白色的渗碳体颗粒，其边界呈现暗黑色。 ），室温时是珠光体、二次渗碳体和共晶渗碳体所组成的机械混合（4）莱氏体（L d 物，它是碳含量为4.3%的液态共晶白口铁在1148o C发生共晶反应所形成的共晶体（奥氏体和共晶体渗碳体），其中奥氏体在继续冷却时析出二次渗碳体，在727o C以下分解为珠光体。因此，莱氏体的显微组织特征实在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着黑色半点或者细条状的珠光体。 （二）、铁碳合金在室温下的显微组织特征 （1）工业纯铁。碳含量小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁，它为两相组织，即有铁素体和三次渗碳体组成。图2所示为工业纯铁的显微组织，其中黑色线条为铁素体的晶界，亮白色基体是铁素体的多边形状等轴晶粒。 图2 工业纯铁显微组织图3 亚共析（45号）钢的显微组织（2）碳钢

铁碳相图

二元相图分析实例 铁碳系是一个很重要的合金系，它是碳钢、低合金钢及铸铁的基础。在研究和使用钢铁材料时，铁碳相图是一个重要的工具。 1、相图中的相 铁碳相图主要部分是Fe-Fe 3C 相图，如图1。相图中有以下几个固相（高温下均为液相L ）。 （1）铁素体，即碳在α-Fe 中形成的间隙固熔体，通常用符号α或F 表示。碳原子熔于α-Fe 的八面体间隙，最大固熔体（质量分数）只有0.0218%。 在δ-Fe 中的间隙固熔体也称为铁素体，或称为高温铁素体，通常用符号δ表示。δ的最大固熔度（质量分数）为0.09%。 （2）奥氏体，即碳熔入γ-Fe 中形成的间隙固熔体，通常用符号γ或A 表示。碳原子熔于γ-Fe 的八面体间隙，最大固熔体（质量分数）为2.11%。铁素体与奥氏体的力学性能相近，都是软而韧。另外，奥氏体是顺磁相而铁素体是铁磁相，但在居里点770℃以上仍是顺磁相，如图中MO 所示，科研上经常应用这一物理特性来研究钢中的各种相变。 （3）渗碳体，即Fe 3C ，是一种间隙化合物，其熔点1227*，在230*以下具有铁磁性，通常用Ao 表示这个临界点。渗碳体的性能为硬而脆，HB800，塑性很差，延伸率接近于零。 1.1相图中的重要的点和线 Fe-Fe 3C 相图比较复杂，但围绕三条水平线可将相图分解成3个基本相图，在了解一些重要的点和线的意义后分析起来就容易多了。 图2 Fe-Fe3C 相图 3 C Fe +Fe Fe C 33C α+Fe γ+Fe C 3° ° α δ α+γ|Δ δ+γγ γ L ° ° ° ° Fe （1）3个主要转变 1）包晶转变 如果所示，Fe-Fe 3C 相图上HJB 线为三相平衡包晶转变线，其

铁碳合金相图分析

第四章铁碳合金相图 教学目的及其要求 通过本章学习，使学生们掌握铁碳合金的基本知识，学懂铁碳相图的特征点、线及其意义，了解铁碳相图的应用。 主要内容 1．铁碳合金的相组成 2．铁碳合金相图及其应用 3．碳钢的分类、编号及应用 学时安排 讲课4学时 教学重点 1．铁碳合金相图及应用 2．典型合金的结晶过程分析 教学难点 铁碳合金相图的分析和应用。 教学过程 第一节纯铁、铁碳合金中的相 一、铁碳合金的组元 铁：熔点1538℃，塑性好，强度硬度极低，在结晶过程中存在着同素异晶转变。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。 由于纯铁具有同素异构转变，在生产上可以通过热处理对钢和铸铁改变其组织和性能。 碳：在Fe－Fe3C相图中，碳有两种存在形式：一是以化合物Fe3C形式存在；二是以间隙固溶体形式存在。 二、铁碳合金中的基本相 相：指系统中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并以界面隔开的均匀组成部分。 铁碳合金系统中，铁和碳相互作用形成的相有两种：固溶体和金属化合物。固溶体是铁素体和奥氏体；金属化合物是渗碳体。这也是碳在合金中的两种存在形式。 1．铁素体

碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用α或者F表示，为体心立方晶格结构。塑性好，强度硬度低。 2．奥氏体 碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用γ或者A表示，为面心立方晶格结构。塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性。 3．渗碳体Fe3C：晶体结构复杂，含碳量6.69％，熔点高，硬而脆，几乎没有塑性。 渗碳体对合金性能的影响： （1）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。 （2）对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关： 以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度； 以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。 二、两相机械混合物 珠光体：铁素体与渗碳体的两相混合物，强度、硬度及塑性适中。 莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物；室温下为珠光体与渗碳体的混合物，又硬又脆。 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体为铁碳合金中的基本组织，是铁碳合金中的组织组成物。 组织组成物：指构成显微组织的独立部分，可以是单相，也可以是两相或多相混合物。 显微组织：指在金相显微镜下所观察到的金属及合金内部的微观形貌，包括相和晶粒的形态、大小、分布等。 第二节铁碳合金相图 一、相图中的点（14个） 1．组元的熔点： A (0, 1538) 铁的熔点；D (6.69, 1227) Fe3C的熔点 2．同素异构转变点：N（0, 1394）δ-Fe ?γ-Fe；G（0, 912）γ-Fe?α-Fe 3．碳在铁中最大溶解度点： P（0.0218，727），碳在α-Fe中的最大溶解度 E（2.11，1148），碳在γ-Fe 中的最大溶解度 H (0.09，1495)，碳在δ-Fe中的最大溶解度 Q（0.0008，RT），室温下碳在α-Fe中的溶解度

第五章_铁碳相图

第五章铁碳相图 定义：分析研究铁碳合金在平衡条件下合金的成分、温度、合金相之间关系的图解。一、铁碳合金的基本组织与性能 根据铁与碳组元的作用不同，铁碳合金的基本组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。 1、铁素体 铁素体F：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体 铁素体性能：σb＝180－280MPa，δ＝30％－50％，硬度≈80HBS。 2、奥氏体 奥氏体（A）：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。 奥氏体性能：σb＝400MPa，δ＝40％－50％，硬度＝160－200HBS。 3、渗碳体 渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的间隙化合物。 渗碳体性能：熔点高约1227℃，硬度≈800HBW，δ≈0，脆性大。Fe3C是钢中的强化相，它的形态、大小、数量与分布对铁碳合金性能产生非常大的影响。 4、珠光体 珠光体（P）：铁素体和渗碳体组成的两相复合物。其性能介于F和Fe3C之间即：σb＝770MPa，δ＝20％－30％，硬度≈180HBS，A KV＝24－32J。 5、莱氏体（Ld或Ld′） 莱氏体：奥氏体和Fe3C组成的两相复合物。在1148℃时称为高温莱氏体（Ld′），溶碳量为ωC＝4.3％；在727℃时，由P和Fe3C组成的两相复合物，称为低温莱氏体（Ld）。 其性能与Fe3C相似，又硬又脆。 二、铁碳合金相图 在铁碳合金中，铁与碳可形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。而稳定的化合物可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等一系列二元相图构成。但因铁碳合金中当ωC＞5％时，性能很脆，无实用价值，故铁碳合金相图中仅研究Fe－Fe3C相图。简化后的Fe－Fe3C相图如图5－1所示。

铁碳相图详解

三、典型铁碳合金的平衡结晶过程 铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： ⑴工业纯铁（<0.0218% C），其显微组织为铁素体晶粒，工业上很少应用。 ⑵碳钢（0.0218%~2.11%C），其特点是高温组织为单相A，易于变形，碳钢又分为亚共析钢（0.0218%~0.77%C）、共析钢（0.77%C）和过共析钢（0.77%~2.11%C）。 ⑶白口铸铁（2.11%~6.69%C），其特点是铸造性能好，但硬而脆，白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁（2.11%~4.3%C）、共晶白口铸铁（4.3%C）和过共晶白口铸铁（4.3—6.69%C） 下面结合图3-26，分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。 图3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的位置 ㈠工业纯铁（图3-26中合金①）的结晶过程 合金液体在1~2点之间通过匀晶反应转变为δ铁素体。继续降温时，在2~3点之间，不发生组织转变。温度降低到3点以后，开始从δ铁素体中析出奥氏体，在3~4点之间，随温度下降，奥氏体的数量不断增多，到达4点以后，δ铁素体全部转变为奥氏体。在4~5点之间，不发生组织转变。冷却到5点时，开始从奥氏体中析出铁素体，温度降到6点，奥氏体全部转变为铁素体。在6-7点之间冷却，不发生组织转变。温度降到7点，开始沿铁素体晶 界析出三次渗碳体Fe 3C III 。7点以下，随温度下降，Fe 3 C III 量不断增加，室温下Fe 3 C III 的最大 量为： % 31 .0 % 100 0008 .0 69 .6 0008 .0 0218 .0 3 = ⨯ - - = Ⅲ C Fe Q 。图3-27为工业纯铁的冷却曲线及组织转变示意图。 工业纯铁的室温组织为α+Fe 3C III ，如图3-28所示，图中个别部位的双晶界内是Fe 3 C III 。

铁碳合金相图详细讲解

第三章 铁碳合金相图 非合金钢[（GB ／T 13304-91），将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类]和铸铁是应用极其广泛的重要金属材料，都是以铁为基主要由铁和碳组成的铁碳合金。了解铁碳合金成分与组织、性能的关系，有助于我们更好地研究和使用钢铁材料。本章将着重讨论铁碳相图及其应用方面的一些问题。 铁与碳可以形成一系列化合物：C Fe 3、C Fe 2、FeC 等。C Fe 3的含碳量为6.69％，铁碳合金含碳量超过6.69％，脆性很大，没有实用价值，所以本章讨论的铁碳相图，实际是 Fe -C Fe 3相图。相图的两个组元是Fe 和C Fe 3。 3.1 Fe -C Fe 3系合金的组元与基本相 3.l.l 组元 ⑴纯铁 Fe 是过渡族元素，1个大气压下的熔点为1538℃，20℃时的密度为2/m kg 3107.87?。纯铁在不同的温度区间有不同的晶体结构（同素异构转变），即： δ-Fe （体心）γ-Fe （面心）α-Fe （体心） 工业纯铁的力学性能大致如下：抗拉强度b σ=180～230MPa ，屈服强度2.0σ＝100～170MPa ，伸长率=δ30～50％，硬度为50～80HBS 。 可见，纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工材料用于各种铁芯。 ⑵C Fe 3 C Fe 3是铁和碳形成的间隙化合物，晶体结构十分复杂，通常称渗碳体，可用符号Cm 表示。C Fe 3具有很高的硬度但很脆，硬度约为950～1050HV ，抗拉强度 b σ=30MPa ，伸长率0=δ。 3.1.2 基本相 Fe -C Fe 3相图中除了高温时存在的液相L ，和化合物相C Fe 3外，还有碳溶于铁形成的 几种间隙固溶体相： ⑴高温铁素体 碳溶于δ-Fe 的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。 ⑵铁素体 碳溶于α-Fe 的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F 表示。F 中碳的固溶度极小，室温时约为0.0008％,600℃时约为0.0057％,在727℃时溶碳量最大，约为0.0218％，但也不大，在后续的计算中，如果无特殊要求可忽略不计。力学性能与工业纯铁相当。 ⑶奥氏体 碳溶于γ-Fe 的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或A 表示。奥氏体中

05讲 铁碳合金的基本组织 Fe—Fe3C相图

05讲铁碳合金的基本组织 Fe—Fe3C相图湖北职业技术学院备课纸 《机械制造技术基础》教案 教学内容：铁碳合金的基本组织 Fe-Fe 3C 相图分析教学方式：结合实际，由浅如深讲解教学目的： 1．了解纯铁的同素异构转变； 2．清楚铁碳合金的基本相及其性能； 3．掌握Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线。 重点、难点：铁碳合金的基本相 Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线教学过程： 1.2 铁碳合金 1.2.4 铁碳合金基本组织及Fe-Fe 3C 相图分析 铁碳相图是研究在平衡状态下铁碳合金成分、组织和性能之间的关系及其变化规律的重要工具，掌握铁碳相图对于制定钢铁材料的加工工艺具有重要的指导意义。 1.2.4.1 铁碳合金的基本组织 1．纯铁的同素异构转变 自然界中大多数金属结晶后晶格类型都不再变化，但少数金属，如铁、锰、钴等，结晶后随着温度或压力的变化，晶格会有所不同，金属这种在固态下晶格类型随温度（或压力）变化的特性为同素异构转变。如图4-1所示。纯铁的同素异构转变可概括如下： 1538C 1394912()Fe C C Fe Fe Fe δγα??????→???→???

→---←???←???←??? 液态α-Fe 和δ-Fe 都是体心立方晶格，γ-Fe 为面心立方晶格。纯铁具有同素异构转变的特 征，是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依 据。纯铁在发生同素异构转变时，由于晶格结构变化，体积也随之改变，这是加工过程中产生内应力的主要原因。2．铁碳合金的基本组织 铁碳合金在熔化温度以上可以形成均匀的液体，该液体称为铁碳合金的液相，用符号L 表示。 在固态下碳可以有限地溶于铁的同素异构体中形成间隙固溶体；当含碳量超过它在相应温度固相的溶解度时则会析出具有复杂晶体结构的间隙化合物——渗碳体。 根据铁和碳的相互作用，铁碳合金中可形成五种组织： 1）铁素体（F ）图4-1 纯铁的同素异构转变 铁素体是碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体，它仍保持α-Fe 的体心立方晶格结构。由于α-Fe 晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃），所以是几乎不含碳的纯铁。 铁素体由于溶量小，力学性能与纯铁相似，即塑性和冲击韧度较好，而强度、硬度较低。 2 180280MPa HBS=5080 =3050% 128160J/cm

05讲 铁碳合金的基本组织 Fe—Fe3C相图

湖北职业技术学院备课纸 《机械制造技术基础》教案 教学内容：铁碳合金的基本组织 Fe-Fe 3C 相图分析 教学方式：结合实际，由浅如深讲解 教学目的： 1．了解纯铁的同素异构转变； 2．清楚铁碳合金的基本相及其性能； 3．掌握Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线。 重点、难点：铁碳合金的基本相 Fe-Fe 3C 相图的相区、特性点及特性线 教学过程： 1.2 铁碳合金 1.2.4 铁碳合金基本组织及Fe-Fe 3C 相图分析 铁碳相图是研究在平衡状态下铁碳合金成分、组织和性能之间的关系及其变化规律的重要工具，掌握铁碳相图对于制定钢铁材料的加工工艺具有重要的指导意义。 1.2.4.1 铁碳合金的基本组织 1．纯铁的同素异构转变 自然界中大多数金属结晶后晶格类型都不再变化，但少数金属，如铁、锰、钴等，结晶后随着温度或压力的变化，晶格会有所不同，金属这种在固态下晶格类型随温度（或压力）变化的特性为同素异构转变。如图4-1所示。纯铁的同素异构转变可概括如下： 1538C 1394912()Fe C C Fe Fe Fe δγα??????→???→???→---←???←???←??? 液态 α-Fe 和δ-Fe 都是体心立方晶格，γ-Fe 为面心立方晶格。纯铁具有同素异构转变的特 征，是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依 据。纯铁在发生同素异构转变时，由于晶格结构变化，体积也随之改变，这是加工过程中产生内应力的主要原因。 2．铁碳合金的基本组织 铁碳合金在熔化温度以上可以形成均匀的液体，该液体称为铁碳合金的液相，用符号L 表示。 在固态下碳可以有限地溶于铁的同素异构体中形成间隙固溶体；当含碳量超过它在相应温度固相的溶解度时则会析出具有复杂晶体结构的间隙化合物——渗碳体。 根据铁和碳的相互作用，铁碳合金中可形成五种组织： 1）铁素体（F ） 图4-1 纯铁的同素异构转变 铁素体是碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体，它仍保持α-Fe 的体心立方晶格结构。由于α-Fe 晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃），所以是几乎不含碳的纯铁。 铁素体由于溶量小，力学性能与纯铁相似，即塑性和冲击韧度较好，而强度、硬度较低。

铁碳平衡相图

铁碳平衡相图 又称铁碳相图或铁碳状态图。它以温度为纵坐标，碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件（铁-石墨）和亚稳条件（铁－碳化铁）下（或极缓慢的冷却条件下）以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系。 简史早期利用热分析法和金相法发现铁的加热和冷却曲线上出现两个驻点，即临界点A3和A2，它们的在 1868 年，俄国学者切尔诺夫（Д．к．Чернов）就注意到只有把钢加热到某一温度”a”以上再快冷,才能使钢淬硬,从而有了临界点的概念。至1887～1892年奥斯蒙（F.Osmond）温度视加热或冷却 (分别以A c和A r表示)过程而异。奥斯蒙认为这表明铁有同素异构体，他称在室温至A2温度之间保持稳定的相为α铁；A2～A3间为β铁；A3以上为γ铁。1895年，他又进一步证明，如铁中含有少量碳,则在690或710℃左右出现临界点,即A r1点,标志在此温度以上碳溶解在铁中,而在低于这一温度时,碳以渗碳体形式由固溶体中分解出来,随铁中碳量提高，A r3下降而与A r2 1合为一点。1904年又发现A4至熔点相合,然后断续下降，至含碳为0.8～0.9％时与A r 间为δ铁。以上述临界点工作的成果为基础，1899年罗伯茨－奥斯汀（W.C.Roberts-Austen）制定了第一张铁碳相图；而洛兹本 (H.W.Bakhius Roozeboom)更首先在合金系统中应用吉布斯(Gibbs)相律,于1990年制定出较完整的铁碳平衡图。随着科学技术的发展，铁碳平衡图不断得到修订，日臻完善。目前采用的铁碳平衡图示于图1，图中各重要点的温度、浓度及含义如下表所列。当铁中含碳量不同时，得到的典型组织如图2所示。

Fe-Fe3C相图

Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义符号温度,℃碳含量 含义 ω(C)% A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 0.53 包晶转变时液态合金的成分 C 1148 4.30 共晶点L c→ A E+Fe3C D 1227 6.69 Fe3C的熔点 E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F 1148 6.69 Fe3C的成分 G 912 0 α-Fe→γ-Fe同素异构转变点(A3) H 1495 0.09 碳在δ-Fe中的最大溶解度 J 1495 0.17 包晶点L B+δH→A J K 727 6.69 Fe3C的成分 N 1394 0 γ-Fe→δ-Fe同素异构转变点(A4) P 727 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 S 727 0.77 共析点(A1) A s→ F P+Fe3C Q 600 0.0057 600℃时碳在α-Fe中的溶解度(室温) (0.0008) 2.铁碳合金中的相 Fe-Fe3C相图中存在五种相。 ①液相L 液相L是铁与碳的液溶体。 ②δ相δ相又称高温铁素体,是碳在δ-Fe中的间隙固溶体,呈体心立方晶格,在1394℃以上存在,在1495℃时溶碳量最大,为0.09%。 ③α相α相也称铁素体,用符号F或α表示,是碳在α-Fe 中的间隙固溶体,呈体心立方晶格。铁素体中碳的固溶度极小,室温时约为0.0008%, 600℃时为0.0057%,在727℃时溶碳量最大,为0.0218%。铁素体的性能特点是强度低、硬度低、塑性好。其机械性能与工业纯铁大致相同。

④γ相相常称奥氏体,用符号A或γ表示,是碳在γ-Fe中的间隙固溶体,呈面心立方晶格。奥氏体中碳的固溶度较大,在1148℃时溶碳量最大达2.11%。奥氏体的强度较低,硬度不高,易于塑性变形。 ⑤Fe3C相Fe3C相是一个化合物相,其晶体结构和性能已于前述,渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态,对铁碳合金的机械性能有很大影响。 3.相图中重要的点和线 重要的点: J为包晶点。合金在平衡结晶过程中冷却到1495℃时, B点成分的L与H点成分的δ发生包晶反应,生成J点成分的A。 C点为共晶点。合金在平衡结晶过程中冷却到1148℃时, C点成分的L发生共晶反应, 生成E点成分的A和Fe3C。共晶反应在恒温下进 行, 反应过程中L、A、Fe3C三相共存。 共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物, 称莱氏体, 以符号Le 表示。 莱氏体中的渗碳体称共晶渗碳体。在显微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状A(室温时转变成珠光体)分布在渗碳体基体上。 S点为共析点。合金在平衡结晶过程中冷却到727℃时, S点成分的A发生共析反应,生成P点成分的F和Fe3C。共析反应在恒温下进行,反应过程中, A、F、Fe3C三相共存。 共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物,称珠光体,以符号P表示。 珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。在显微镜下珠光体的形态呈层片状。在

铁碳合金相图分析

第四章铁碳合金 第一节铁碳合金的相结构与性能 一、纯铁的同素异晶转变 δ-Fe→γ-Fe→α-Fe 体心面心体心 同素异晶转变——固态下，一种元素的晶体结构 随温度发生变化的现象。 特点： ? 是形核与长大的过程（重结晶） ? 将导致体积变化（产生内应力） ? 通过热处理改变其组织、结构→ 性能 二、铁碳合金的基本相 基本相定义力学性能溶碳量 铁素体F 碳在α-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低，塑性,韧性好最大0.0218% 奥氏体A 碳在γ-Fe中的间隙固溶体硬度低，塑性好最大2.11% 渗碳体Fe3C Fe与C的金属化合物硬而脆800HBW,δ↑=αk=09.69% 第二节铁碳合金相图 一、相图分析 两组元：Fe、Fe3C 上半部分图形（二元共晶相图） 共晶转变： 1148℃727℃ L4.3 → A2.11+ Fe3C → P + Fe3C莱氏体Ld Ld′ 2、下半部分图形（共析相图） 两个基本相：F、Fe3C 共析转变： 727℃ A0.77→ F0.0218 + Fe3C 珠光体P 二、典型合金结晶过程 分类：

三条重要的特性曲线 ① GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线. ② ES线---是碳在奥氏体中的溶解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线. ③ PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727oC时达到最大值0.0218%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300oC以下溶碳量小于0.001%.因此当铁素体从727oC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ. 工业纯铁（<0.0218%C） 钢（0.0218-2.11%C）——亚共析钢、共析钢（0.77%C）、过共析钢 白口铸铁（2.11-6.69%C）——亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 L → L+A → A → P(F+Fe3C) L → L+A → A → A+F → P+F L → L+A → A → A+ Fe3CⅡ→ P+ Fe3CⅡ 4、共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) → Ld(A+Fe3C+ Fe3CⅡ) → Ld′(P+Fe3C+ Fe3CⅡ) 5、亚共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) + A → Ld+A+ Fe3CⅡ→ Ld′+P+ Fe3CⅡ 6、过共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) + Fe3C → Ld + Fe3C→ Ld′+ Fe3C

钢铁材料常见金相组织相图

钢铁材料常见金相组织简介 在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种： 一、铁素体 铁素体（ferrite，缩写FN，用F表示），纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。 碳溶入δ-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或δ固溶体，用δ表示，在1394℃以上存在，在1495℃时溶碳量最大。碳的质量分数为0.09%。图1：铁素体 二、奥氏体

碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、=40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳素或合金结构钢中的奥氏体在冷却过程中转变为其他相，只有在高碳钢和渗碳钢渗碳高温淬火后，奥氏体才能残留在马氏体的间隙中存在，其金相组织由于不易受侵蚀而呈白色。 三、渗碳体 渗碳体（cementite），指铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。渗碳体的分子式为Fe3C ，它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。分为一次渗碳体（从液体相中析出）、二次渗碳体（从奥氏体中析出）和三次渗碳体（从铁素体中析出）。 图2：渗碳体 四、珠光体 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。珠光体是钢的共析转变产物，其形态是铁素体和渗碳体彼此相间形如指纹，呈层状排列。按碳化物分布形态又可分为片状珠光体和粒状珠光体二种。 （1）片状珠光体：又可分为粗片状、中片状和细片状三种。

Fe-C相图具体分析

Fe-C 相图分析 一. Fe-C 双重相图 铁碳合金是铁与碳组成的合金，在合金中当碳含量超过固溶体的溶解限度后，剩余的碳以两种存在方式：渗碳体Fe 3C 或石墨。在通常情况下，铁碳合金是按Fe-Fe 3C 系进行转变。但在极为缓慢冷却或加入促进石墨化的元素的条件下碳才以石墨的形式存在，因此Fe-石墨系是更稳定的状态。按照这样情况，铁碳相图常表示为Fe-Fe 3C 和Fe-石墨双重相图，如图6.1所示。 Fe 3C T /0C D 'K 'C wt.% 图6.1 Fe-C 双重相图 图中实线部分为Fe-Fe 3C 相图，虚线表示Fe-C 相图，实线与虚线重合的部分以实线表 示。尽管Fe-Fe 3C 相图是一个亚稳相图，但一般情况下铁碳合金中的相变化遵循Fe-Fe 3C 相图，所以通常也将其称为平衡相图，在Fe-Fe 3C 相图中的相或反应生成的各种组织都分别称为平衡相或平衡组织。

二. Fe-Fe 3 C相图分析 1.相区 五个单相区：ABCD（液相线）—液相区（L） AHNA—δ相区 NJESGN—奥氏体区（γ或A） GPQG—铁素体区（α或F） DFK—渗碳体区（Fe3C或Cm） ABCD为固相线，AHJECF为液相线。 七个两相区：L+δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+γ、γ+α、γ+Fe3C、α+ Fe3C 五条水平线：HJB—包晶转变线、ECF—共晶转变线、PSK—共析转变线 770℃（MO）虚线—铁素体的磁性转变线（又称为A2线） 230℃虚线—渗碳体的磁性转变线 2. 三个恒温转变 （1）包晶转变（1495℃HJB水平线）：凡成分贯穿HJB恒温线的铁碳合金（w(C)＝0.09-0.53%），冷却到1495℃，w(C)＝0.53%的液相与w(C)＝0.09%的δ相发生包晶反应，生 成w(C)＝0.17%的γ相即奥氏体A。包晶反应式记为 1495C B H J Lδγ ︒ +→，其中的下标字母表示 该相的成分点。 （2）共晶转变（1148℃ECF水平线）：反应式为 1148 3 C C E L Fe C γ ︒ ↔+，w(C)＝2.11-6.69% 的合金冷却时，在1148℃都发生共晶转变。共晶转变产物共晶体（γ＋Fe3C）是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体,用符号Ld表示。莱氏体体中，渗碳体是一个连续分布的基体相，奥氏体则呈颗粒状分布在渗碳体基体中。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是一种塑性很差的组织。 （3）共析转变（727℃PSK水平线）：所有含碳超过0.0218%的的合金冷却到727℃都发 生 727 3 C S P Fe C γα ︒ ↔+，称为共析转变。转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物（α＋Fe3C）， 称为珠光体，符号为P。共析转变温度常标为A1温度，共析线也称为A1线。 3. 三条重要的固态转变线： GS线—奥氏体开始析出铁素体或铁素体全部溶入奥氏体转变线，称为A3线，该线上某一成分对应的温度常称为A3温度或A3点。 ES线—碳在奥氏体中的溶解限度线即A cm线。此线上的温度点常称A cm温度或A cm点。低于此温度时，奥氏体中将析出渗碳体，称为二次渗碳体Fe3CⅡ，以区别于从液体中经CD线析出的一次渗碳体Fe3CⅠ。 PQ线—碳在铁素体中的溶解度线。在727℃时，碳在铁素中的最大溶解度为0.0218%，600℃时降为0.008%，因此铁素体在冷却过程中，将析出渗碳体，称为三次渗碳体Fe3CⅢ。 【本文档内容可以自由复制内容或自由编辑修改内容期待 你的好评和关注，我们将会做得更好】

铁碳合金相图的分析

二、铁碳合金相图的分析 Fe-Fe3C相图如图3-25所示。可以看出，Fe-Fe3C相图由三个基本相图（包晶相图、共晶相图和共析相图）组成。相图中有五个基本相：液相L，高温铁素体相δ，铁素体相α，奥氏体相γγ和渗碳体相Fe3C。这五个基本相构成五个单相区（其中Fe3C为一条垂线），并由此形成七个两相区：L+δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+γ、γ+ Fe3C 、γ+α和α+ Fe3C。 图3-25 以相组成物标注的铁碳合金相图 在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线，AHJECF为固相线。相图中各特征点的温

度、成分及其含义如表3-2所示。 表3-2 铁碳相图中各特征点的说明 Fe- Fe3C相图中有三条水平线（三相区）： HJB水平线（1495︒C）为包晶线，与该线成分（0.09%~0.53%C）对应的合金在该线温度下将发生包晶转变：L0.53 + δ0.09→γ0.17（式中各相的下角标为相应的含碳量），转变产物为奥氏体。 ECF水平线（1148︒C）为共晶线，与该线成分（2.11%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共晶转变：L4.3→γ2.11 + Fe3C。转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号“Le”表示。莱氏体的组织特点为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。 PSK水平线（727︒C）为共析线，与该线成分（0.0218%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共析转变：γ0.77→α0.0218 + Fe3C。转变产物为铁素体和

渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号“P”表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。共析线又称为A1线。 此外，Fe- Fe3C相图中还有六条固态转变线： GS、GP为γ⇄α固溶体转变线，HN、JN为δ⇄γ固溶体转变线，例如，GS线是冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。GS线又称为A3线，JN线又称为A4线。 ES线为碳在γ-Fe中的固溶线。在1148︒C，碳的溶解度最大，为2.11%，随温度降低，溶解度下降，到727︒C 时溶解度只有0.77%。所以含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148︒C冷至727︒C 时，会从奥氏体中析出渗碳体，称为二次渗碳体，标记为Fe3C II。二次渗碳体通常沿奥氏体晶界呈网状分布。ES线又称为A cm 线。 PQ线为碳在α-Fe中的固溶线。在727︒C，碳的溶解度最大，为0.0218%，随温度降低，溶解度下降，到室温时溶解度仅为0.0008%。所以铁碳合金自727︒C 向室温冷却的过程中，将从铁素体中析出渗碳体，称为三次渗碳体，标记为Fe3C III。因其析出量极少，在含碳量较高的合金中不予以考虑，但是对于工业纯铁和低碳钢，因其以不连续网状或片状分布于铁素体晶界，会降低塑性，所以对于Fe3C III的数量和分布还是要加以控制。 综上所述可见，铁碳合金中的渗碳体根据形成条件不同可分为一次渗碳体Fe3CⅠ（由液相直接析出的渗碳体）、二次渗碳体Fe3CⅡ、三次渗碳体Fe3CⅢ、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。它们分属于不同的组织组成物，区别仅在于形态和分布不同，但都同属于一个相。由于它们的形态和分布不同，所以对铁碳合金性能的影响也不相同。 另外，Fe- Fe3C相图中还有两条物理性能转变线：MO线（770︒C ）是铁素体磁性转变温度。在770︒C以上，铁素体为顺磁性物质，在770︒C以下，铁素体转变为铁磁性物质。此线又称为A2线；UV线（230︒C）是渗碳体磁性转变温度，又称为A0线

轻松互动FeFe3C相图

轻松互动Fe–Fe3C相图 Fe–Fe3C相图，作为《金属材料与热处理》这门课程的重点内容，究其原因除了它在生产实践中具有重大意义外，还有就是该相图与本课程其它很多内容都有关联。有经验的教师会很好地利用该相图，使各相关的知识点得到很好的融会贯通，使得本课程成为一个有机的整体。 但在具体学习中，很多同学都不能很好地理解Fe–Fe3C相图，更不用说熟记该相图去分析铁碳合金的成份、组织与性能的关系了。其主要原因除了本课程特有的抽象性外，在Fe–Fe3C相图的记忆上具体存在着三大难点： 1.线条不规则。 2.数字多，既有温度的数字，又有含碳量的数字。 3.组织名称多。 所以，在学习中，学生经常出现“望图生畏”，而不愿去记忆该相图。 如何让学生轻松愉快地快速记下该相图呢？本人在多年教学实践中，总结出下面的心得体会：（下面以简化后的Fe–Fe3C相图为例，见附图3） 具体画图时，分三步进行： 第一步：先画出图内的线条，分出各个区域。 第二步：在纵、横坐标上标出相应的数字，分别代表温度及含碳量。 第三步：标出各区域对应组织的符号。 如何准确画出相图中的线条呢？下面以我的某次授课过程为例，说明其记忆方法： 我先让同学们观察书中Fe–Fe3C相图，找出图中线条的特征，一段时间后，同学们还是找不出什么特征。我在黑板上用彩色粉笔画出图中的ACD和ECF线以及GSE和PSK线，让同学们再观察这些线条，顺便提示，将铁碳合金相图比

图的形状画出来了，这么多的数字又如何记呢？我主要采用激励法，激发学生记忆的潜能，让学生将数字死记下来。 当时我反问学生：“相图中最长的数字有多少位？难记吗？”同学们都反映，最长的一组数字为4位，一组数字不难记，但相图中有很多组数字要记，所以就比较难了。为此 ，我举例说：“大家家里的电话号码有七位数之多，爸爸、妈妈的手机号码不也都超过七位数吗？还在很多好朋友家的电话号码我们不用翻号码本也都能记得，为什么能记下来呢？原因就在于我们用心去记了。现在就让我们将图中的这几组数字当作我们的好朋友家的电话号码，大家用心去记它。”同学们受到启发， 马上都静下心来，先口头复述了几遍，再在纸上进行默写，很快，大家都能记下来了，然后，再让同学们按照从小到大的顺序分别标到相图中相应的位置。 相图的图线形状及有关数字都记下来了，剩下的就是在相图相应区域标出对应组织的符号。这是相图记忆的最大难点了。 为了能快速、准确地书写各组织名称，在画图前应先复习前面有关组织变换的关系，为此，列出下面简图配合讲解：(图1) （图1） 以上简图为铁碳合金金属液从高温向低温冷却过程中，其内部组织的转变过 O L P

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【钢热处理知识】史上最详尽铁碳相图图文讲解喜欢就果断分享吧！ 铁碳合金，是以铁和碳为组元的二元合金。 铁基材料中应用最多的一类——碳钢和铸铁， 就是一种工业铁碳合金材料。搞机械的，最应 该掌握的材料就是铁碳合金材料。 铁碳相图 一、Fe-Fe3C相图的组元 1．Fe组元 δ -Fe(bcc) --1394℃--γ-Fe(fcc)--912℃--- a -Fe(bcc) (同素异构转变) 强度低、硬度低、韧性、塑性好 2．Fe3C （ Cem， Cm） 熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 二、Fe-Fe3C相图中的相 1．液相L 2．δ相高温铁素体（C固溶到δ -Fe中——δ相） 3．α相铁素体F （C固溶到α-Fe中——α相） 强度、硬度低、塑性好（室温：C%=0.0008%, 727度：C%=0.0218%） 4．γ相、A奥氏体（C固溶到γ-Fe中——γ相） 强度低，易塑性变形 5．Fe3C 三、相图分析

1．三条水平线和三个重要点 （1）包晶转变线HJB：1495摄氏度，C%=0.09-0.53% LB+δH------AJ 即L0.53+ δ0.09------- A0.17 （2）共晶转变线ECF,1148摄氏度，C%=2.11---6.69% L4.3---- A2.11+Fe3C（共晶渗碳体）——Le4.3 高温莱氏体Le，Ld （3）共析转变线PSK，727摄氏度，C%=0.0218---6.69% As----FP+Fe3C（共析渗碳体） A0.77---- F0.0218+Fe3C——P（珠光体） 珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间 Le---- P+Fe3CII+Fe3C共晶------低温莱氏体Le’ 2．液固相线 液相线ACD 固相线AECF 3．溶解度线 ES线碳在A中的固溶线，1148摄氏度，2.11%——727摄氏度,0.77%,Fe3CII PQ线碳在F中的固溶线，727摄氏度,0.0218%——0.0008%室温，Fe3CIII