【正文】 鐵碳合金的基本相、組織及其性能 鐵素體 F 又稱(chēng)純鐵體、 ?鐵素體，代號(hào) F（或 ?） C溶入 ?Fe形成的間隙固溶體 是鐵碳合金的一種基本相，也是一種單相組織 溶 C能力：常溫下含 %， 7270C時(shí)最大，為 % 性能與純鐵相似 力學(xué)性能： ζb=180~200MPa δ=30%~50% HBS=50~80 αk=160~200J/cm2 工程材料 奧氏體 A 代號(hào) A（或 ?） C溶入 ?Fe形成的間隙固溶體 7270C以上的高溫下存在 是鐵碳合金的一種基本相，也是一種單相組織 溶 C能力： 7270C時(shí) %， 11480C時(shí)最大，為 % 強(qiáng)度硬度低，塑性韌性好，是鋼進(jìn)行壓力加工需要的組織 力學(xué)性能： ζb=400MPa δ=40%~50% HBS=170~220 工程材料 滲碳體 Fe3C 金屬化合物，分子式 Fe3C，也用作代號(hào) 一種穩(wěn)定的、具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物 是鐵碳合金的一種基本相，也是一種單相組織，同時(shí)也常將它看作鐵碳合金的一個(gè)組元 含 C恒定，始終為 %，熔點(diǎn) 12270C，沒(méi)有同素異晶轉(zhuǎn)變 硬度高，強(qiáng)度低，塑性韌性極差 ，非常脆 工程材料 是鋼鐵材料中的硬化相，對(duì)鋼的性能有很大的影響 滲碳體中的部分鐵原子也可以被鐵碳合金中的其它金屬原子（ Mn、 Cr等）取代，形成所謂合金滲碳體，如 (Fe, Mn) 3C、 (Fe, Cr)3C等 在一定條件下（如大于 9000C長(zhǎng) 時(shí)間加熱后來(lái)緩慢冷卻），可 分解而形成石墨狀的自由碳 Fe3C ? 3Fe + C(石墨 ) 這種反應(yīng)在鑄鐵中有重要意義 工程材料 珠光體 P 代號(hào) P，因?yàn)樵陲@微鏡下觀察有珍珠光澤而得名 含 %的 A冷卻至 7270C時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到的產(chǎn)物 室溫下 P的顯微組織（層片狀） 白色片： F（占 %） 黑色片： Fe3C （占 ） 工程材料 由 F和 Fe3C組成的一種二相組織（機(jī)械混合物） 性能介于 F和 Fe3C之間 力學(xué)性能： ζb=750MPa δ=20%~30% HBS≈180 αk=24~32J/cm2 室溫下 P的顯微組織（層片狀） 白色片： F（占 %） 黑色片： Fe3C （占 ） 工程材料 萊氏體 Ld 與 低溫萊氏體 Ld’ 7270C以上稱(chēng)萊氏體，代號(hào) Ld 7270C以下稱(chēng)低溫萊氏體或變態(tài)萊氏體，代號(hào) Ld’ 含 %的液態(tài)鐵碳合金冷卻至 11480C時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，結(jié)晶生成由 A和 Fe3C組成的一種機(jī)械混合物（共晶產(chǎn)物） (Ld)，在7270C時(shí)由于 A的 轉(zhuǎn)變而形成由 P、 Fe3CII和 Fe3C組 成的機(jī)械混合物 (Ld’ ) 室溫下 Ld’顯微組織 白色： Fe3C（共晶 Fe3C 和 Fe3CII） 黑色： P（由 A轉(zhuǎn)變而成） 工程材料 Ld是一種由 A和 Fe3C組成的二相組織（機(jī)械混合物） Ld’ 是一種由 F和 Fe3C組成的二相組織（機(jī)械混合物） 含大量硬而脆的 Fe3C，硬度高，塑性極差 室溫下 Ld’顯微組織 白色： Fe3C（共晶 Fe3C 和 Fe3CII） 黑色： P（由 A轉(zhuǎn)變而成） 工程材料 鐵碳合金相圖 （簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖） 基本形狀 A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C Wc （ % ） 溫度 （ 0 C ） 對(duì)比 — 課本上的鐵碳合金相圖 工程材料 相圖的構(gòu)成 共晶相圖 + 共析相圖 A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 上半部分 為 共晶相圖 共晶相圖 工程材料 相圖的構(gòu)成（續(xù)） 共晶相圖 + 共析相圖 A 15380C D F C E S G K P Q Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 左側(cè)部分 為 共析相圖 共析相圖 工程材料 特征點(diǎn) 特 征 點(diǎn) 溫 度 （ 0C） 含碳量 （ %） 說(shuō) 明 A 1538 0 純鐵熔點(diǎn) C 1148 共晶點(diǎn) D 1227 滲碳體熔點(diǎn) E 1148 碳在 γ Fe中的最大溶解度 F 1148 滲碳體成分 G 912 0 α Fe與 γ Fe同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) K 727 滲碳體成分 P 727 碳在 α Fe中的最大溶解度 S 727 共析點(diǎn) Q 室溫 室溫時(shí)碳在 α Fe中的溶解度 A D F C E S G K P Q 15380C Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 工程材料 特征線(xiàn) 特征線(xiàn) 溫度 (0C) 含碳量 (%) 說(shuō) 明 備 注 ACD 1538~1148 0~ 液相線(xiàn) AECF 1538~1148 0~ 固相線(xiàn) ECF 1148 ~ 共晶線(xiàn) (+Fe3C) PSK (A1) 727 ~ 共析線(xiàn) (+Fe3C) ES (Acm) 727~1148 ~ C在 A中的固溶線(xiàn) 析出產(chǎn)物： Fe3CII PQ 727~室溫 ~ C在 F中的固溶線(xiàn) 析出產(chǎn)物： Fe3CIII GS (A3) 912~727 0~ A析出 F的開(kāi)始線(xiàn) 11480C 7270C A D F C E S G K P Q 15380C Fe Fe3C 9120C 11480C 12270C 7270C 200C 工程材料 典型合金的結(jié)晶過(guò)程分析 Wc = % 合金（共析鋼） 在 3點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變生成 P，轉(zhuǎn)變式： (+Fe3C共析 ) 7270C 共析鋼的室溫組織： P (P=F+Fe3C共析 ) I I 1 2 3 15380C Fe3C 11480C 12270C 7270C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C 白色片 : F 黑色片 : Fe3C 工程材料 白 : F 黑 : P % Wc % 合金（亞共析鋼） 亞共析鋼的室溫組織： F+P (其中： P=F+Fe3C共析 ) II II 1 2 3 4 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C 工程材料 大白紋： Fe3CII 層片區(qū)域： P % Wc % 合金（過(guò)共析鋼） 過(guò)共析鋼的室溫組織： P+Fe3CII (其中： P=F+Fe3C共析 ) 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C III III 1 2 3 4 工程材料 Wc = % 合金（共晶白口鑄鐵） 共晶白口鑄鐵的室溫組織： Ld’ (Ld’ = P+Fe3C共晶 +Fe3CII） 白： Fe3C+ Fe3CII 黑： P 在 1點(diǎn)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變生成 Ld，轉(zhuǎn)變式： (+Fe3C共晶 ) 11480C 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C IV IV 1 2 工程材料 % Wc % 合金（亞共晶白口鑄鐵） 亞共晶白口鑄鐵的室溫組織： P+Fe3CII+Ld’ (其中： Ld’ = P+Fe3C共晶 +Fe3CII） 白： Ld’ 黑： P Fe3CII：細(xì)小，看不見(jiàn) 7270C 11480C 12270C 15380C Fe3C A D F C E S G K P Q Fe 9120C 200C V V 1 2 3 工程材料 % Wc % 合金（過(guò)共晶白口鑄鐵） 過(guò)共晶白口鑄鐵的室溫組織： Fe3CI+Ld’