（材料教学课件）铁碳相图.ppt

1、 孙 巧 艳 Fe-Fe3C相图相图 Fe-Fe3C相图相图需要掌握的知识点需要掌握的知识点 Fe-Fe3C相图中重要的点、线和相区。相图中重要的点、线和相区。Fe-Fe3C相图中的重要转变及产物。相图中的重要转变及产物。应用应用Fe-Fe3C相图分析典型成分铁碳合金的结晶过相图分析典型成分铁碳合金的结晶过程。分析室温下得到的相和组织组成物。程。分析室温下得到的相和组织组成物。会用杠杆定律计算室温下相和组织组成物的质量分会用杠杆定律计算室温下相和组织组成物的质量分数。数。碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响。一、一、Fe-Fe3C相图相图1相图中的点相图中的点（14

2、个）个）（1）组元的熔点组元的熔点：A(0,1538)铁的熔点D(6.69,1227)Fe3C的熔点（2）同素异构转变点同素异构转变点N（0，1394）d-Fe gFeG（0，912）gFe a-Fe（3）碳在铁中最大溶解度点碳在铁中最大溶解度点 P（0.0218，727）碳在）碳在a-a-Fe 中的最大溶解度中的最大溶解度 E（2.11，1148）碳在）碳在 g-g-Fe 中的最大溶解度中的最大溶解度 H (0.09，1495）碳在）碳在 d-d-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度 Q（0.0008，RT）室温下碳在）室温下碳在a-a-Fe 中的溶解度中的溶解度Fe-Fe3C相图相图(4)三相

3、共存点三相共存点S（共析点）（共析点）（g gs a aP Fe3C）C（共晶点）（共晶点）（g gE ELC Fe3C）J（包晶点）（包晶点）（d dH H g gJLB ）2 相图中的线相图中的线液相线液相线():其上体系为液相，其上体系为液相，(结晶时液相的成分变化线结晶时液相的成分变化线)固相线固相线（）：其下为固相，（）：其下为固相，(结晶时固相的成分变化结晶时固相的成分变化线线)Fe-Fe3C相图相图（5 5）其它点）其它点 B B（0.530.53，14951495）发生包晶反应时液相的成）发生包晶反应时液相的成分分 F（6.69,1148)渗碳体渗碳体 K (6.69,727)

4、渗碳体渗碳体表示恒温转变的线表示恒温转变的线：HJB线线(包晶转变包晶转变)，ECF线线(共晶转变共晶转变)，PSK线线(共析转变共析转变)3相图中的相区相图中的相区单相区（单相区（4个个1个）个）L、a a、g g、d d、（、（Fe3C）两相区（两相区（7个）个）L+L+d,d,L+FeL+Fe3 3C C，L+L+g,g,d+g,g+a d+g,g+a g +g +FeFe3 3C,C,a +a +FeFe3 3 固溶度线固溶度线：ES：碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线 （温度（温度，溶解度，溶解度 ）；（）；（0.77%-2.11%0.77%-2.1

5、1%）PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度（温度 ，溶解度，溶解度 ）(0.0008%(0.0008%0.0218%)0.0218%)同素异构转变线同素异构转变线：NH 和和 NJ，GS 和和 GP（1）匀晶转变：由液相）匀晶转变：由液相直接直接结晶出结晶出单一固相单一固相的转变的转变.4 Fe-Fe3C相图中的转变相图中的转变强调！强调！根据相图规则，根据相图规则，两个单相区两个单相区之间必然夹一个之间必然夹一个两相区两相区，两相区的两个相就由这两相区的两个相就由这两个单相区的相组成两个单相区的相组成。L g g:由液相中直接结晶出由液相中直

6、接结晶出g g相。（合金的成分线和相。（合金的成分线和B BC线相交，线相交，即含碳量即含碳量Wc：0.53%4.3%)L Fe3C:由液相中直接结晶出由液相中直接结晶出Fe3C相。（合金的成分线和相。（合金的成分线和CD线相交，即含碳量线相交，即含碳量Wc：4.3%6.69%)L d d:由液相中直接结晶出由液相中直接结晶出d d相。（合金的成分线和相。（合金的成分线和ABAB线相交，线相交，即含碳量即含碳量Wc：00.53%）过合金的成分点作垂直于横过合金的成分点作垂直于横坐标的直线，称为成分线坐标的直线，称为成分线（2）同素异构转变）同素异构转变 d(d(b.c.c)g(g(f.c.c)

7、NH（开始线）（开始线）NJ（结束线）（结束线）g(g(f.c.c)a(a(b.c.c)GS（开始线）（开始线）GP（结束线）（结束线）铁与碳形成固溶体之间铁与碳形成固溶体之间的同素异构转变的同素异构转变（3）析出转变：从一个固相中析出另一个固相的转变。）析出转变：从一个固相中析出另一个固相的转变。g gFe3CII （二次渗碳体）（二次渗碳体）析出析出a aFe3CIII （三次渗碳体）（三次渗碳体）析出析出二次渗碳体多以二次渗碳体多以网状网状形式析出，形式析出，损害损害材料材料的强度、塑性韧性的强度、塑性韧性（4）恒温转变）恒温转变 1 1）包晶转变）包晶转变 HJB HJB 线线 dH0

8、.09LB0.53gJ0.17+1495C 含义含义：由：由一定一定成分的成分的液相液相和和一定一定成分的成分的固相固相生成另一个生成另一个一一定成分定成分新固相新固相地反应地反应-包晶转变（反应）。包晶转变（反应）。发生包晶反应的合金成分：发生包晶反应的合金成分：C%C%：0.09%-0.53%0.09%-0.53%即合金即合金的成分线与的成分线与HJBHJB线相交；线相交；产物：单相奥氏体（产物：单相奥氏体（g gJ J）包晶点包晶点 （J J点点）：（：（0.170.17，14951495）Ld dg g2）共晶转变）共晶转变 含义含义：由一定成分的：由一定成分的液相液相在恒温下同时转变

9、成在恒温下同时转变成两个一定成分两个一定成分的的固相固相的转变。的转变。发生共晶反应的成分范围：发生共晶反应的成分范围：WcWc ：2.11%2.11%6.69%(6.69%(合金成分合金成分线与线与ECFECF线相交线相交)产物产物：g gE E和和FeFe3 3C C两相混合物，称为两相混合物，称为莱氏体莱氏体。用。用LdLd表示。表示。（FeFe3 3C C为基体；为基体；g gE E 呈粒状或杆状分布在基体上）呈粒状或杆状分布在基体上）共晶点共晶点C C (4.3,1148)(4.3,1148)gE2.11Lc4.3Fe3C6.69+1148Cg gEFe3C莱氏体莱氏体3）共析转变）

10、共析转变 含义：在恒温下由含义：在恒温下由一个固定成分的固相一个固定成分的固相同同时时生成两个固定成分生成两个固定成分的新固相的新固相的转变。的转变。产物：产物：a a相和相和FeFe3 3C C的两相混合物，以层片形式混合，称为的两相混合物，以层片形式混合，称为珠光珠光体，用体，用P P表示。表示。合金范围：合金范围：WcWc:0.0218%:0.0218%6.69%(6.69%(合金成分线与合金成分线与PSKPSK线相交线相交)S S点点:共析点，（共析点，（0.770.77，727727）(具有具有S S点成分的点成分的FeFeC C合金冷合金冷却至却至7277270 0C C时，合金时

11、，合金全部全部发生共析转变，生成珠光体。发生共析转变，生成珠光体。)aP0.0218gs0.77Fe3C6.69+727C珠光体珠光体二、典型铁碳合金结晶过程分析典型铁碳合金结晶过程分析方法和步骤方法和步骤 在相图的横坐标上找出给定的成分点，过该点作成在相图的横坐标上找出给定的成分点，过该点作成分线；分线；在成分线与相图的各条线的交点作标记（一般用在成分线与相图的各条线的交点作标记（一般用1、2、3、4等）等）根据每条线表示的转变，写出每两个点之间或者重根据每条线表示的转变，写出每两个点之间或者重要点上发生的转变；由液相分析至室温。要点上发生的转变；由液相分析至室温。室温下该成分线所在的相区，

12、合金室温下就具有那室温下该成分线所在的相区，合金室温下就具有那个相。组织组成物则取决于冷却过程中发生的转变。个相。组织组成物则取决于冷却过程中发生的转变。几种典型铁碳合金的结晶过程分析几种典型铁碳合金的结晶过程分析（1）Wc0.77%的铁碳合金的结晶过程的铁碳合金的结晶过程成分线如线（成分线如线（1）所示，成分线与相图中的各条线的交点记作）所示，成分线与相图中的各条线的交点记作1,2,3T T1T1TT2T3 TT2T T3 室温下的相：室温下的相：a+a+Fe3C 组织组成物：组织组成物：P(珠光体）（珠光体）（100）形貌：形貌：a a和和Fe3C层片状混合物层片状混合物问问 题？题？已知

13、：合金的总质量为已知：合金的总质量为1，含碳量为，含碳量为0.77%。室温下。室温下由由a a和和Fe3C两相组成，其中两相组成，其中a a中含碳量为中含碳量为0.0008%,0.0008%,Fe3C中含碳量为中含碳量为6.69%.求：合金室温下求：合金室温下a a相相的质量分数的质量分数M a a和和Fe3C质量分数质量分数M Fe3C。（写出表达式即可）？（写出表达式即可）？珠光体珠光体 杠杆定律杠杆定律用来计算二元相图中两相平衡状态下平衡相的相对质量。用来计算二元相图中两相平衡状态下平衡相的相对质量。杠杆的杠杆的支点支点是两个相的平均质量分数是两个相的平均质量分数，端点，端点分别是两个相

14、的成分别是两个相的成分点。分点。%1000008.069.60008.077.03-CFeM%1000008.069.677.069.6-aMa a相的质量分数相的质量分数Fe3C相的质量分数相的质量分数aFe3CA(0.0008)B(6.69)0.77C（2）Wc=0.6%的铁碳合金（的铁碳合金（见相图中的成分线（见相图中的成分线（2）成分线与相图上各条线的交点记做成分线与相图上各条线的交点记做1,2,3,4T1T2T2T3T3T4TT1T1T2T2T3T3T4T 评价：2个字作孽.10：最风光却内心最煎熬的人当然是老板 有一帮子难对付的员工，有变化莫测的外部市场，还有剪不断理还乱的内部协调和管理，或许还有个别养在外面的金丝雀。