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第四章铁碳合金
§4-1 铁碳合金的组元及基本相

§4-2 铁碳合金相图分析
§4-3 铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
§4-4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响
§4-5 钢中的杂质元素及钢锭组织
1
铁碳合金
%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-C(%)相图。
碳钢
铸铁
铁碳合金
: % ~%
: % ~ %
(Fe-C合金)
根据含碳量
有无共晶转变
使用最广泛的金属材料
Fe-C合金中碳的存在形式
Fe3C
石墨
Fe- Fe3C相图
Fe-石墨相图
2
Fe3C
Fe2C
FeC
温度
C
(%C)
Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。
。
铁碳合金相图
铁碳合金的组元:
Fe;
Fe3C
Fe
3
(一) 铁的同素异晶转变
δ-Fe(bcc) ↔γ-Fe(fcc) ↔α-Fe(bcc)
§4-1 铁碳合金的组元及基本相
1394℃
δ—Fe←──→γ—Fe
912℃
γ—Fe ←──→α—Fe
(A2转变)
顺磁性(高温) ←──→铁磁性(低温)
770℃居里点
(A4转变)
(A3转变)
铁基固溶体具有同素异晶转变
一、纯铁
4
§4-1 铁碳合金的组元及基本相
奥氏体
铁素体
铁素体(F 或α):
(二)铁素体与奥氏体
碳等合金元素溶于α-Fe中的间隙固溶体
奥氏体(A 或γ):
碳等合金元素溶于γ-Fe中的间隙固溶体
δ铁素体(δ):
碳等合金元素溶于δ-Fe中的间隙固溶体
铁基固溶体具有同素异晶转变
(铁基固溶体)
δ(bcc) ↔γ(fcc) ↔α(bcc)
δ↔ A ↔ F
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二、渗碳体
§4-1 铁碳合金的组元及基本相
顺磁性(高温) ←──→铁磁性(低温)
230℃
(A0转变)
性能特点——强度、硬度高,韧性、塑性差
Fe3C ( Cm)—— Fe和C形成的间隙化合物
复杂结构:正交晶系
晶胞中含有12个铁原子、4个碳原子(3:1)
铁碳合金的基本相:
铁素体
奥氏体
δ铁素体
渗碳体
Fe3C的晶格
复杂间隙化合物
二元合金的基本相
固溶体
金属间化合物
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一、相图的点、线、区及其意义(P110图4-4)
§4-2 Fe- Fe3C相图分析
点:16个(P111表4-1)。
线:10条
液相线、固相线;
三条等温转变线;
其余三条线:
GS(A3),ES(Acm), PQ
两条磁性转变线:
770 ℃(A2): α—Fe
230 ℃(A0) : Fe3C
A
C
D
E
F
G
S
P
Q
L
A
L+A
L+ Fe3C
Fe
A+Fe3C
F
A+F
F+ Fe3C
K
B
N
Fe3C
J
H
区:15个
5个单相区,7个两相区,3个三相区。
画图:板书
7
Fe- Fe3C相图
G
S
P
E
Q
A
A+F
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:包晶转变线
二、三条水平线和三个重要点
(1) HJB
包晶点(%;1495 ℃)
1495℃
LB+δH ←──→ AJ
C% = ~ %
C% = ~ %
包晶反应后剩余的部分δ铁素体→A(同素异构转变)
包晶反应后剩余的部分L→A(匀晶转变)
C% < %
L→δ(匀晶转变)→ A(同素异构转变)
C% =~ %
L→ A(匀晶转变)
成分在HB区间的合金
C% = ~ %
④
③
9
共晶点:C(; 1148℃)
1148℃
LC ←──→ AE + Fe3C
A
C
D
E
F
G
S
P
Q
L
A
L+A
L+ Fe3C
Fe
A+Fe3C
F
A+F
F+ Fe3C
K
B
N
Fe3C
J
H
§4-2 铁碳合金相图分析
(2) ECF
莱氏体Ld
连续分布
莱氏体
C% = ~ %
:共晶转变线
共晶渗碳体
二、三条水平线和三个重要点
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