1、 Fe - Fe3C 相图相图FeTFe3C9.3铁碳合金状态图伊春市西林职业技术学校伊春市西林职业技术学校 吕相敏吕相敏本课题重点与难点本课题重点与难点教教学学重重点点Fe-Fe3C状态图特征点状态图特征点教教学学难难点点简化的简化的Fe-Fe3C状态图特征线状态图特征线 。n钢和铸铁的区别？钢和铸铁的区别？n含碳量为含碳量为0.0218% 2.11%的称的称钢；钢；n含碳量为含碳量为 2.11% 6.69%的称的称铸铁铸铁。 铁碳合金的基本组织 1、铁素体 铁素体铁素体组织金相图l碳在碳在 -Fe中的固溶体称中的固溶体称铁素体铁素体, 用用F 或或 表示。表示。是体心立方间隙固溶体。铁素体
2、的溶碳能力很低是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在在727时最大为时最大为0.0218%，室温下仅为，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。性能与纯铁相似。知识准备知识准备2、奥氏体（A或） 奥氏体奥氏体组织金相图碳在碳在 -Fe中的固溶体称中的固溶体称奥氏体奥氏体。用。用A或或 表示。表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148时最大为时最大为2.11%。727 时为时为0.77%l组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性
3、好强度低、塑性好，钢材热加工钢材热加工都在都在 区进行区进行.l碳钢室温组织中无奥氏体。碳钢室温组织中无奥氏体。知识准备知识准备3、渗碳体（Fe3C） 钢中的渗碳体渗碳体组织金相图即即Fe3C, 含碳含碳6.69%, 用用Fe3C或或Cm表示。表示。Fe3C硬度高、强度低硬度高、强度低( b 35MPa), 脆性大脆性大, 塑性几乎为零塑性几乎为零lFe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 该反该反应对铸铁有重要意义。应对铸铁有重要意义。l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很小，因而中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合
4、金中主要以常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或或石墨石墨的形式存在。的形式存在。 知识准备知识准备4、珠光体 珠光体珠光体组织金相图铁素体铁素体与与Fe3C的机械混合物的机械混合物，用，用P表示。表示。l珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布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。性能介于两相之间。知识准备知识准备珠光体5、莱氏体（Ld或Ld） 莱氏体莱氏体组织金相图 与与Fe3C的机械混合物的机械混合物高温莱氏体高温莱氏体：727 以上，奥氏体与渗碳体，以以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示表示低温莱氏体：低温莱氏体：727 以下，珠光体与渗碳体，以以下，珠光体与渗碳体，以Ld表示
5、表示为蜂窝状为蜂窝状, 以以Fe3C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。知识准备知识准备铁碳合金相图是表明平衡状态下含碳量小于铁碳合金相图是表明平衡状态下含碳量小于6.69%的铁碳合的铁碳合 金的成分、温度与组织之间的关系。金的成分、温度与组织之间的关系。是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据处理、冶炼和铸造等工艺依据.铁碳合金状态图铁碳合金状态图含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，
6、合金太脆，已无实用）时，合金太脆，已无实用价值。价值。实际所讨论的铁碳合金相图是实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图相图。学习新知学习新知 Fe - Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习新知学习新知 1、主要特性点、主要特性点 1）A点点纯铁的熔点，温度纯铁的熔点，温度1538,Wc=02）G点点纯铁的同素异晶转变点，冷却到纯铁的同素异晶转变点，冷却到912时时,发生发生-F-Fe 3）Q点点600时时,碳在碳在-Fe中的溶解度中的溶解度,Wc=0.0057%4）D点点
7、渗碳体熔点渗碳体熔点,温度温度1227,Wc=6.69%学习新知学习新知5）C点点共晶点，温度共晶点，温度1148，Wc=4.3%成分为成分为C的液相，冷却到此温度时，发生的液相，冷却到此温度时，发生共晶反应：共晶反应：LcLd（AE+Fe3C）6）E点点碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度,温度温度1148，Wc=2.11%7）S点点共析点，温度共析点，温度727，Wc=0.77%成分为成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反应：共析反应：AsP（Fp+Fe3C）8）P点点碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度,温度温度727，Wc=0.021
8、8%学习新知学习新知 Fe - Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习新知学习新知 2、特性线、特性线 1）ACD线线 液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳合金在此线以上处于液相。线，铁碳合金在此线以上处于液相。2）AECF线线固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。状态。3）ECF水平线水平线
9、共晶线，共晶线，Wc2.11%的铁碳合金，缓冷至该线的铁碳合金，缓冷至该线（1148）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。学习新知学习新知4）ES线线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。线。碳在奥氏体中最大溶解度是碳在奥氏体中最大溶解度是E点（点（wC2.11），），随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小，随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳体将由奥氏体中析出二次渗碳体Fe3C。5）GS线线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。线
10、。6）PSK水平线水平线共析线，通常称为共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温线。奥氏体冷却到共析线温度（度（727）时，将发生共析转变生成珠光体（）时，将发生共析转变生成珠光体（P），），wC0.0218%的铁碳合金均会发生共析转变。的铁碳合金均会发生共析转变。学习新知学习新知7）GP线线0Wc0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终了线。铁素体的终了线。8）PQ线线碳在铁素体中的溶解度曲线。在碳在铁素体中的溶解度曲线。在727时，时，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在溶碳量最大，在600时，时，Wc=0.0057%。 在在727缓
11、冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少，缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少，铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3C）的形）的形式析出。一般情况下，忽略式析出。一般情况下，忽略Fe3C的存在。的存在。 以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却过程中的以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却过程中的相变。若是加热过程，则相反。相变。若是加热过程，则相反。 学习新知学习新知 Fe - Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习新知学习新知3、相区、
12、相区 1）单相区）单相区有有F、A、L和和Fe3C四个单相区四个单相区2）两相区）两相区五个两相区：五个两相区：LA两相区、两相区、L+Fe3C两相区、两相区、A+Fe3C两相区、两相区、AF两相区、两相区、F+Fe3C两相区两相区3）三相区）三相区ECF共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线（L、A、Fe3C）PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存线（线（A、F、Fe3C）学习新知学习新知Fe - Fe3C 相图的应用相图的应用选择材料方面的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用拓展延伸重点内容回顾：重点内容回顾： 1 1、铁碳合金相图的构成；、铁碳合金相图的构成； 2 2、铁碳合金相图的特性点、特性线的含义；、铁碳合金相图的特性点、特性线的含义；（五个重要的成份点（五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线四条重要的线: EF、ES、GS、FK。）。）
