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1、Fe - Fe3C 相图,9.3铁碳合金状态图,伊春市西林职业技术学校 吕相敏,本课题重点与难点,教学重点,Fe-Fe3C状态图特征点,教学难点,简化的Fe-Fe3C状态图特征线 。,钢和铸铁的区别？含碳量为0.0218% 2.11%的称钢；含碳量为 2.11% 6.69%的称铸铁。,知识回顾,铁碳合金的基本组织,1、铁素体,铁素体,铁素体组织金相图,碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。,是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。,知识准备,2、奥氏体（A或）,奥氏体,奥氏体组织金
2、相图,碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。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2.11%。727 时为0.77%,组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在 区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。,知识准备,3、渗碳体（Fe3C）,钢中的渗碳体,渗碳体组织金相图,即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零,Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以F
3、e3C或石墨的形式存在。,知识准备,4、珠光体,珠光体,珠光体组织金相图,铁素体与Fe3C的机械混合物，用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。,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Fe3C的机械混合物,高温莱氏体：727 以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示低温莱氏体：727 以下，珠光体与渗碳体，以Ld表示为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。,知识准备,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 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、温度、组织及性能之间关系的理论基
4、础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.,铁碳合金状态图,含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。,学习新知,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,6.69%C,Ld,F,P,Ld,K,学习新知,1、主要特性点,1）A点纯铁的熔点，温度1538,Wc=0,2）G点纯铁的同素异晶转变点，冷却到912时,发生-F-Fe,3）Q点600时,碳在-Fe中的溶解度,Wc=0.0057%,4）D点渗碳体熔点,温度1227,Wc=6.69%,学习新知,5）C点共晶点，温度1148
5、，Wc=4.3%成分为C的液相，冷却到此温度时，发生共晶反应：LcLd（AE+Fe3C）,6）E点碳在-Fe中的最大溶解度,温度1148，Wc=2.11%,7）S点共析点，温度727，Wc=0.77%成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反应：AsP（Fp+Fe3C）,8）P点碳在-Fe中的最大溶解度,温度727，Wc=0.0218%,学习新知,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,6.69%C,Ld,F,P,Ld,K,学习新知,2、特性线,1）ACD线 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。,2）AE
6、CF线固相线，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，全部变为固体状态。,3）ECF水平线共晶线，Wc2.11%的铁碳合金，缓冷至该线（1148）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。,学习新知,4）ES线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。碳在奥氏体中最大溶解度是E点（wC2.11），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Fe3C。,5）GS线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。,6）PSK水平线共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度（727）时，将发生共析转变生成珠光体（P），wC0.0218%的铁碳合金均会
7、发生共析转变。,学习新知,7）GP线0Wc0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终了线。,8）PQ线碳在铁素体中的溶解度曲线。在727时，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在600时，Wc=0.0057%。 在727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Fe3C）的形式析出。一般情况下，忽略Fe3C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相变。若是加热过程，则相反。,学习新知,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,6.69%C,Ld,F,P,Ld,K,学习新知,3、相区,1）单相区有F、A、L和Fe3C四个单相区,2）两相区五个两相区：LA两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C两相区、AF两相区、F+Fe3C两相区,3）三相区ECF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、渗碳体的三相共存线（A、F、Fe3C）,学习新知,Fe - Fe3C 相图的应用,拓展延伸,重点内容回顾： 1、铁碳合金相图的构成； 2、铁碳合金相图的特性点、特性线的含义；（五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。）,课堂小结,
