1、第5章 铁碳合金 Iron-carbon Alloy Lecturer: Gui-quan HAN E-mail: 20082008hgq 1 第5章 铁碳合金 Iron-carbon Alloy 5.2 铁碳合金相图分析 2 3 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础。由于含碳 量高于6.67的铁碳合金脆性极大，没有使用价值， 因而对铁碳合金相图只研究Fe-Fe3C部分。图5-9所示 为Fe-Fe3C相图。 相图中各主要点的涵义、温度及含碳量见表5-3 所示。 4 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 5 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 相图中各主要点的涵义：
2、 ABCD为液相线，而AHJECF则为固相线。 相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应： (1) 在1493(HJB水平线)发生包晶反应，其反应式为 LB + H AJ 包晶反应的结果形成了奥氏体。 此反应仅可能在含碳量为O.100.50的铁碳合金中 发生。 6 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 相图中各主要点的涵义： 相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应： (2)在1147(ECF水平线)发生共晶反应，其反应式为 Lc FP + Fe3C。 共晶反应的结果形成了奥氏体与渗碳体的共晶混合物， 称此共晶混合物为莱氏体，用字母Ld表示； 冷至室温时成
3、为变态莱氏体，用Ld表示。 此反应发生于所有含碳量 2.06 6.67的铁碳 合金范围内。 7 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 相图中各主要点的涵义： 相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应： (3)在723(PSK水平线)发生共析反应，其反应式为 As FP + Fe3C 。 共析反应的结果形成了铁素体与渗碳体的共析混合物， 称此共析混合物为珠光体(P)。 所有含碳量超0.02的碳合金中，即 在工程 上常用的碳合金中均生珠光体(共析体) 。 8 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 此外，值得注意的是ES和PQ线： (1)ES线碳在奥氏体中的固溶线。 从该线看出，碳在
4、奥氏体中的最大溶解度是在1147， 此时可溶解2.06C，而在723时只能溶解080C。故 凡含碳量大于0.80的铁碳合金自1147冷至723时，均 会从奥氏体中沿晶界析出渗碳体，称此渗碳体为二次渗碳体 (Fe3C)，以区别于从液体中直接结晶的一次渗碳体(Fe3C)。 9 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 此外，值得注意的是ES和PQ线： (2)PQ线碳在铁素体中的固溶线。 从该线看出，碳在铁素体中的最大溶解度是在723， 此时可溶解O.02C， 而在室温平衡状态下， 仅可溶解 0.0008C，故一般铁碳合金凡是从723缓冷至室温时， 均可能从铁素体中沿晶界析出渗碳体，称此渗碳体为三次 渗碳
5、体(Fe3C)。因其数量极少，故一般在讨论中经常予 以忽略。 10 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 所一次、二次、三次渗碳体在于渗碳体来源和分布 有所不同，没有本区，其含碳量，晶体构和本身的 性均相同。 相图中AHN线和GPQ线的左方分别为和的铁素体区域； NJESG包围的范畴为奥氏体区域。 11 5.2 铁碳合金相图分析 一、概述 铁碳合金相图上的各种合金，通常可按其含碳量和组织的 不同，分成下列三类： (1)工业纯铁( C0.02)； (2)钢(0.022.06C)：亚共析钢( C0.80)； (3)白口铁(2.066.67C)：亚共晶白口铁(C4.3)。 12 5.2 铁碳合金相图分
6、析 一、概述 下面列6个典型的碳合金来 其晶程。和白口的晶 程然比复，但其分析方法与前述的相同，并无新之。所 的各合金的成分如5-10所示。 13 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 14 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (一)共析钢(0.80C)的结晶过程分析 中合金共析，合金在1点以上的温度液相(L)，冷至稍低 于1点的温度开始从L中晶出奥氏 体(A)。 冷至2点温度以下，L全部冷凝 A。 冷至3点温度(723)， A按共析反 成珠光体。 15 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (一)共析钢(0.80C)的结晶过程分析 共析的晶程
7、示意： 16 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (一)共析钢(0.80C)的结晶过程分析 共析的微 (珠光体) ： 17 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 18 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 含碳量在0.100.50范内的共析，在冷凝至1493均生 包晶反，反 果形成 奥氏体(A)；而含碳量大于 0.50者，在冷凝， 不生包晶反，而是直 接从L中晶出A。 19 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C
8、)的晶程分析 含碳量在0.100.50范内的共析，在冷凝至1493均 生包晶反，反 果形成奥氏体(A)；而含碳量大于0.50者，在冷凝 ，不生包晶反，而是直接从L中晶出A。 20 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 合金冷凝后得到A组织，继续冷至GS线(3点温度)时，便会发生A F的转变，同时引起母相A中碳浓度的变化。由于合金继续冷却过程中，A 的含碳量沿GS线逐渐增浓而趋近于S点，即合金冷至723时，A的含碳量 增为0.80，故当合金冷至稍低于723时，其组织中剩余的A，便会按共 析反应而转变成为珠光体，最终的显微组织应为F+P。
9、 21 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 必须指出，所有亚共析钢在缓冷后，最终的显微组织都是F+P。各种亚 共析钢组织的主要差别，在于 其中的F与P的相对量和F的分 布情况不同。凡含碳量距S点 愈近的亚共析钢，其组织中含 P量愈多而F量则愈少。含碳量 大于0.50的亚共析钢组织， 其中F趋向于沿P边界呈网状分 布。 22 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 0.10C的亚共析钢的显微组织。图中白色颗粒为F晶粒 ；黑色粒珠光体，因放大倍数低而使珠光体中片无 法分辨。 23
10、 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 0.30C的亚共析钢的显微组织。图中白色颗粒为F晶粒 ；黑色颗粒为珠光体，因放大倍数过低而使珠光体中层片无 法分辨。 24 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (二)共析(0.020.80C)的晶程分析 0.10C、0.30C的共析的微 。白色颗粒为 F晶粒；黑色粒珠光体，因放大倍数低而使珠光体中 片无法分辨。可见，含碳量高的0.30C共析 微 中，P所占面 大。 25 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (三)共折(0.802.06C)的晶程分析 26 5.
11、2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (三)共折(0.802.06C)的晶程分析 共析(以合金例)冷凝后得到A ， 冷至ES(3点温度) ， 即将从A中沿晶界开始析出Fe3C， 随着温度的降低，A的含碳量沿ES 逐减少，与此同，从A中沿 晶界不断析出Fe3C。合金冷却至 723，A的含碳量减0.80， 故当合金冷至稍低于723，其 中剩余的A，便会按共析反 而 成珠光体，最的微 P + Fe3C。 27 5.2 铁碳合金相图分析 二、钢和白口铁结晶过程分析 (三)共折(0.802.06按 工 单 物 料 投 料 2 投 料 工 一 投 一 记 684 车 间 班 长 跟 进 工程 部 2019 /4/5 班长跟进投料 的交接班并记 录 72342 32 8.XX投料过程FMEA结果的评估. 经使用所推荐方法 进行过程改善, 使I类、II类不良降为类，对策效果 较好. 7.不良模式的等级分类, 经综合考虑不良影响、不良发生 频度及发现的难易程度,将投料时间断定为缺陷类别I级, 其他为II级. 结论： 33 谢谢观赏！ 34
