1.3铁碳合金 铁碳合金:以铁为基体, 有不同碳含量的合金,称为 铁碳合金。 铁碳合金是工业上应 用最广泛的合金
1.3 铁碳合金 § 铁碳合金：以铁为基体， 有不同碳含量的合金，称为 铁碳合金。 铁碳合金是工业上应 用最广泛的合金
1.3.1铁碳合金的基本组织 (1)铁碳合金中,固态时可 形成固溶体、化合物、机械 铁素体 混合物 (2)铁碳合金的基本组织有 铁素体、奥氏体、渗碳体、澳氏 珠光体和莱氏体。 铁碳合 (3)纯铁:熔点1538°℃,有 同素异构转变; 碳:在铁碳合金中的存在形 光(菜氏体 式有固溶体、金属化合物、 石墨
1.3.1 铁碳合金的基本组织 （1）.铁碳合金中，固态时可 形成固溶体、化合物、机械 混合物 （2）.铁碳合金的基本组织有 铁素体、奥氏体、渗碳体、 珠光体和莱氏体。 （3）.纯铁：熔点1538℃，有 同素异构转变； 碳：在铁碳合金中的存在形 式有固溶体、金属化合物、 石墨。 奥氏体 珠光体 莱氏体 渗碳体 铁素体 铁碳合金
1.铁素体 铁素体:即Fe铁中溶入碳元素构成的固溶体,用 符号F或表示。它仍保持溶剂a-Fe的的体心立方 晶格结构。 由于a-Fe内原子间的空隙比较小,故溶碳能力极小, 在727C时溶碳能力达到最大,其碳的质量分数为 002%。随着温度下降,溶碳量逐步减少,在室温 时只能溶解微量。 力学性能:强度、硬度低,塑性、韧性好
1.铁素体 铁素体 ：即α- Fe铁中溶入碳元素构成的固溶体，用 符号 F或α 表示。它仍保持溶剂α- Fe的的体心立方 晶格结构。 由于α- Fe内原子间的空隙比较小，故溶碳能力极小， 在727℃时溶碳能力达到最大，其碳的质量分数为 0.02%。随着温度下降，溶碳量逐步减少，在室温 时只能溶解微量。 力学性能：强度、硬度低，塑性、韧性好
2.奥氏体 奥氏体:即(y-Fe)中溶入碳元素构成的固溶体, 用符号A或y表示。它仍保持γFe的晶体结构。 由于y-Fe内原子间的空隙比a-Fe大,故溶碳能力 也较大,在1148℃时的碳的质量分数可达2.11% 力学性能:具有一定的强度,塑性很好。 易锻压成形
2.奥氏体 奥氏体：即(γ- Fe)中溶入碳元素构成的固溶体， 用符号 A 或 γ 表示。它仍保持γ- Fe的晶体结构。 由于γ- Fe内原子间的空隙比α- Fe大，故溶碳能力 也较大，在1148℃时的碳的质量分数可达2.11%。 力学性能：具有一定的强度，塑性很好。 易锻压成形
3.渗碳体 渗碳体:化学式为Fe3C的金属化合物。 渗碳体中碳的质量分数为669% 晶格结构复杂。渗碳体属于正交 晶系,点阵常数为: a=0.4524nm,b=0.5089nm, C=0.6743nm。 渗碳体晶胞内含有12个铁原子和4 个碳原子,符合Fe:C=3:1的关系。 力学性能 硬度很高(HV=950~1050), 而塑性极差,不能单独应用 在铁碳合金中起强化作用。 图1-12渗碳体晶格
3. 渗碳体 渗碳体 :化学式为Fe3C的金属化合物。 渗碳体中碳的质量分数为6.69%, 晶格结构复杂。渗碳体属于正交 晶系，点阵常数为: a=0.4524nm，b=0.5089nm， c=0.6743nm。 渗碳体晶胞内含有12个铁原子和4 个碳原子，符合Fe∶C=3∶1的关系。 力学性能： 硬度很高 (HV=950~1050)， 而塑性极差，不能单独应用， 在铁碳合金中起强化作用。 图1-12 渗碳体晶格
4.珠光体(金相组织) 珠光体:铁素体薄层(片)与渗碳薄层(片)交替重叠组 成的共析组织,用符号P表示,其碳的质量分数为 0.77%珠光体通常是由奥氏体中同时析出铁 素体和渗碳体形成的。 力学性能:介于铁素体和渗碳体之间, 强度较高,塑性较差
4.珠光体 (金相组织 珠光体 :铁素体薄层(片)与渗碳薄层(片)交替重叠组 成的共析组织,用符号 P 表示,其碳的质量分数为 0.77％。珠光体通常是由奥氏体中同时析出铁 素体和渗碳体形成的。 力学性能：介于铁素体和渗碳体之间, 强度较高,塑性较差
5.莱氏体(金相组织 莱氏体:即铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体(或 其转变产物)与渗碳体组成的共晶组织,属于 机械混合物,其碳的质量分数为4.3%。 莱氏体通常在高温下由奥氏体和渗碳体组成, 727℃以下由珠光体和渗碳体组成,分别用符号 Ld和’d表示。 力学性能:与渗碳体相似,硬度很高,塑性极差
莱氏体 :即铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体(或 其转变产物)与渗碳体组成的共晶组织，属于 机械混合物，其碳的质量分数为4.3%。 莱氏体通常在高温下由奥氏体和渗碳体组成， 727℃以下由珠光体和渗碳体组成,分别用符号 Ld和L’d表示。 力学性能：与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差
1.3.2铁碳相图 铁碳相图 是用纵坐标表示温度横坐标表示碳的量分数 的铁碳合金不同相的平衡图,如图1-13所示。 用途: 铁碳相图是用实验方法作出的是研究钢和铸 铁的成分、温度与组织之间关系的重要工具, 是选材和制定钢铁材料铸造、锻造和热处等热 加工工艺的基本依据
1.3.2 铁碳相图 铁碳相图： 是用纵坐标表示温度,横坐标表示碳的量分数 的铁碳合金不同相的平衡图,如图1 -13 所示。 用途： 铁碳相图是用实验方法作出的,是研究钢和铸 铁的成分、温度与组织之间关系的重要工具， 是选材和制定钢铁材料铸造、锻造和热处等热 加工工艺的基本依据
1.铁碳相图及其各成分组织示意图 150 相图中的主要 300 中D 特性点的含义 LI M 铁碳合金相图 中用字母标出 1000 y+Fe Cr+Ld fe CI- 的点都表示 Y+fe Cn 定的特性故称 为特性点,主要 fe CHL 含义见表1-1 a.Fe Cn 500 P+Fe C P+FeJ Cu- (下一幻灯 片) 相图中主要线 0204060.m10 142.l1 3.0 的含义: w(C)%) ACD线—液 图1-13铁碳相图
相图中的主要 特性点的含义 铁碳合金相图 中用字母标出 的点都表示一 定的特性,故称 为特性点,主要 含义见表1-1 （下一幻灯 片）。 相图中主要线 的含义： ACD线──液 图1-13 铁碳相图 1.铁碳相图及其各成分组织示意图
表1-1相图中主要特性点的含义 符含碳量% 号 特性 A|1538 0 纯铁的熔点 C|1148 43共晶反应点 D—E 1227 6.69渗碳体的熔点 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F1148 6.69 渗碳体 G|912 0 a-Fe与Y-Fe同素异晶转变点 K|727 6.69渗碳体 1394 0 Y-Fe与6-Fe同素异晶转变点 N—PSQ 1270.0218碳在a+e中的最大溶解度 727 0.77 共析反应点 600 0.008600℃时碳在a-Fe中的最大溶度
符 号 温度℃ 含碳量% (重量) 特性 A 1538 0 纯铁的熔点 C 1148 4.3 共晶反应点 D 1227 6.69 渗碳体的熔点 E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F 1148 6.69 渗碳体 G 912 0 α-Fe与γ-Fe同素异晶转变点 K 727 6.69 渗碳体 N 1394 0 γ -Fe与δ-Fe同素异晶转变点 P 727 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 S 727 0.77 共析反应点 Q 600 0.008 600℃时碳在α-Fe中的最大溶度 表1－1 相图中主要特性点的含义