第四章铁碳合金铁碳合金系相图铁碳合金平衡冷却过程分析碳对铁碳合金的影响碳钢铸铁第一节铁碳合金系相图一、组元的特性1.纯铁纯铁的同素异晶转变铁素体的磁性转变温度为770℃(居里点)，曾经把770－912℃无磁性(顺磁性)的铁称为β－Fe。工业纯铁的力学性能特点是强度、硬度低，塑性、韧性好。抗拉强度σb＝180－230Mpa延伸率δ＝30－50％断面收缩率ψ＝70－80％冲击韧性ak＝160－200J/cm2硬度50－60HB一、组元的特性第一节铁碳合金系相图2.碳游离的碳有石墨和金刚石两种晶体结构，在铁碳合金中的游离态是石墨。石墨(Graphite)具有简单六方晶格。同一晶面上碳原子以共价键结合,间距0.142nm结合力较强，两层晶面的间距为0.34nm，结合力弱。石墨晶体长大时，沿层面的长大速度较快，即层面的扩大快而层的加厚慢，导致其结晶形态通常发展成片状。石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但其强度、硬度、塑性和韧性都极低。二、铁碳合金中的基本相第一节铁碳合金系相图α相C在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为bcc，仅由α相形成的组织称为铁素体，记为F(Ferrite)。γ相C在γ-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为fcc，仅由γ相形成的组织称为奥氏体，记为A(Austenite)。δ相C在δ-Fe中的间隙固溶体，晶体结构也为bcc，δ相出现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称高温铁素体。Fe3C相铁和碳生成的间隙化合物，其中碳的重量百分比为6.69%，晶体结构是复杂正交晶系，仅由Fe3C相构成的组织称为渗碳体，依然记为Fe3C，也有写为Cm(Cementite)。石墨在铁碳合金中的游离状态下存在的碳为石墨，组织记G(Graphite)。L相碳在高温下熔入液体，相图中标记L(Liquid)。三、铁碳合金三相平衡转变第一节铁碳合金系相图这是一包晶反应，发生在高温，并且在随后的冷却过程中组织还会发生变化，不作讨论。共晶反应，产物共晶体组织称为莱氏体，记录Ld(Ledeburite)共析反应，产物为两相层片交替分布的共析体组织称为珠光体，记录P(Pearlite)四、Fe－Fe3C合金相图第一节铁碳合金系相图图1、相图形式四、Fe－Fe3C合金相图第一节铁碳合金系相图2、相图中各点的参数及含义四、Fe－Fe3C合金相图第一节铁碳合金系相图3、相图中相区五个单相区：液相区L高温固溶体奥氏体(A)铁素体(F)渗碳体Fe3C七个双相区：L＋L＋L＋Fe3C＋＋Fe3C＋＋Fe3C三个三相区：HJB线L＋＋ECK线L＋＋Fe3CPSK线＋＋Fe3C第二节铁碳合金平衡冷却分析铁碳合金按组织、性能、应用特点分为以下类型：工业纯铁(C%<0.02%)钢(C%<2.11%)亚共析钢共析钢过共析钢白口铸铁(C%>2.11%)亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁灰口铸铁亚共晶、共晶、过共晶灰口铸铁一、工业纯铁(C%<0.02%)含碳量大于Q点(0.008%)时，理论上将从α－Fe中析出的Fe3C称为三次渗碳体，但这个转变大多被抑制，形成微量的过饱和状态。通常的组织为单一铁素体。二、共析钢(C%≈0.77%)第二节铁碳合金平衡冷却分析相转变过程组织转变过程LL+AP二、共析钢(C%≈0.77%)第二节铁碳合金平衡冷却分析共析转变全部生成共析组织，两相一般为层片状分布，组织为单一的珠光体。两相的重量比≈两相的厚度比≈8:1三、亚共析钢(C%=0.02~0.77%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织转变L－……－AF+AF+P三、亚共析钢(C%=0.02~0.77%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织相对数量计算：四、过共析钢(C%=0.77~2.11%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织转变：LL＋AAA＋Fe3CIIP＋Fe3CII四、过共析钢(C%=0.77~2.11%)第二节铁碳合金平衡冷却分析说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很脆，工程中使用并不希望出现这种组织。五、共晶白口铁(C%≈4.3%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织转变L(L＋Ld)LdL’d五、共晶白口铁(C%≈4.3%)第二节铁碳合金平衡冷却分析六、亚共晶白口铁(C%=2.11~4.3%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织转变LL＋AA＋LdA＋Fe3CII＋LdP＋Fe3CII＋L’d六、亚共晶白口铁(C%=2.11~4.3%)第二节铁碳合金平衡冷却分析七、过共晶白口铁(C%=4.3~6.69%)第二节铁碳合金平衡冷却分析组织转变LL+Fe3CIFe3CI+LdFe3CI+L’d七、过共晶白口铁(C%=4.3~6.69%)第二节铁碳...
