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1、第五章 铁碳合金相图及应用1）固溶体）固溶体 1合金相结构合金相结构1）匀晶相图）匀晶相图两组元在液态时无限互溶，在固态时也无限互溶的二元合金两组元在液态时无限互溶，在固态时也无限互溶的二元合金系所形成的相图，称为匀晶相图。系所形成的相图，称为匀晶相图。Cu-Ni合金相图 2二元相图的基本类型二元相图的基本类型2）共晶相图共晶相图两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，且发生共晶转两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，且发生共晶转变形成共晶组织的相图，称为二元共晶相图。变形成共晶组织的相图，称为二元共晶相图。Pb-Sn合金相图 u纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变金属的多晶型性（同素异
2、构现象）多晶型性转变（同素异构转变）纯铁的同素异构转变-Fe -Fe -Feu纯铁的成分及性能纯铁的成分及性能纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%0.20%性能：b=180230MPa 0.2=100170MPa =30%50%=70%80%Ak=128160J HBS=5080纯铁及其同位素转变纯铁及其同位素转变1394 912 2铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析图1-39 铁碳合金平衡相图u 铁素体（铁素体（F或或）定义：碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体 晶格结构：bcc 最大溶解度：0.02%（727）性能：b=180230MPa 0.2=100170MPa HBS=5080 =30%50
3、%=70%80%ak=160200J/cm 2u -铁素体铁素体：碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体，最大溶解度：0.09%（1495）铁碳合金的相和组织组成铁碳合金的相和组织组成u奥氏体（奥氏体（A或或）定义：碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体（高温组织）晶格结构：fcc 最大溶解度：2.11%（1148）性能：b400MPa HBS=170220 =40%50%高塑性、无磁 铁碳合金的相和组织组成u 渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C）定义：Fe 与 C 所形成的金属化合物晶格结构：复杂正交性能：b30MPa HBS=800 0 0 硬而脆（耐磨性好）Fe3C 3Fe+C（石墨）合金渗碳体：
4、（Fe、Me）3CFe3（C、N）或 Fe3（C、B）u 石墨碳石墨碳晶格结构：简单六方性能:加工性能 机械性能铁碳合金的相和组织组成高温u 珠光体（珠光体（P）定义：F与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%）性能：b750MPa HBS=180 20%25%ak=3040J/cm 2 综合性能铁碳合金的相和组织组成u 莱氏体（莱氏体（Ld、或或 Le 、）定义：A与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%）性能：硬而脆铁碳合金的相和组织组成共晶反应共晶反应共析反应共析反应铁碳合金相图分析L+AFAL+Fe3CA+FF+Fe3CA+Fe3C+L+ALAB 0.53
5、C4.3DE 2.11FGS0.77P0.02KQJ0.17HFeFe3C0.096.69典型铁碳合金的结晶过程典型铁碳合金的平衡凝固典型铁碳合金的平衡凝固u 铁碳合金的结晶过程分析铁碳合金的结晶过程分析共析钢共析钢 wc=0.77%=0.77%铁碳合金相图分析室温平衡组织室温平衡组织:100%P:100%P（F F和和FeFe3 3C C）组成相的质量分数为：组成相的质量分数为：亚共析钢亚共析钢0.0218%0.0218%wc 0.77%0.77%铁碳合金相图分析0.20%C0.20%C组成相的质量分数为：组成相的质量分数为：0.40%C0.40%C室温平衡组织室温平衡组织:F+P:F+P，
6、其相对量为：，其相对量为：过共析钢过共析钢0.077%0.077%wc 2.11%2.11%铁碳合金相图分析硝酸酒精侵蚀苦味酸侵蚀室温平衡组织室温平衡组织:P+Fe:P+Fe3 3C C ，其相对量为：，其相对量为：工业纯铁工业纯铁 wc 0.02%0.02%铁碳合金相图分析室温平衡组织室温平衡组织:F+Fe:F+Fe3 3C C 共晶白口铁共晶白口铁 wc=4.3%=4.3%铁碳合金相图分析室温平衡组织室温平衡组织:100%:100%亚共晶白口铁亚共晶白口铁2.11%2.11%wc 4.3%4.3%铁碳合金相图分析室温平衡组织室温平衡组织:P+Fe:P+Fe3 3C C+过共晶白口铁过共晶白口铁4.3%4.3%wc 6.69%6.69%铁碳合金相图分析室温平衡组织室温平衡组织:+Fe+Fe3 3C Cu 铁碳合金平衡组织铁碳合金平衡组织铁碳合金相图分析u含碳量对铁碳合金组织和性能的影响含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 铁碳合金相图分析相组成物相对量组织组成物相对量对力学性能的影响u铁碳相图的应用铁碳相图的应用在选材方面的应用在选材方面的应用在铸造方面的应用在铸造方面的应用在锻轧方面的应用在锻轧方面的应用在焊接方面的应用在焊接方面的应用在热处理方面的应用在热处理方面的应用铁碳合金相图分析