鐵碳合金的相圖解讀

鐵碳合金相圖一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二、鐵碳合金的基本相及組織三、鐵碳合金相圖四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

純鐵在結(jié)晶為固態(tài)后繼續(xù)冷卻至室溫的過程中，還會發(fā)生兩次晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。二、鐵碳合金的基本相及組織鐵素體仍保持-Fe的體心立方晶格。鐵素體的溶碳能力很低,在727℃時最大，為0.0218%，室溫時溶碳幾乎為零。因此碳對鐵的固溶強化作用很弱，其性能幾乎與純鐵相同。鐵素體⑴鐵素體F：鐵素體是碳固溶于-Fe中形成的間隙固溶體,用F

表示。⑵奧氏體A:奧氏體是碳固溶于

-Fe中形成的間隙固溶體，用A表示。奧氏體保持的

-Fe的面心立方晶格。溶碳能力比鐵素體好，在1148℃時最大，為2.11%。727℃時為0.77%奧氏體強度硬度不高但具有良好塑性，鋼材熱加工都在區(qū)進行。一般情況奧氏體不存在于室溫中。奧氏體⑶滲碳體Fe3C：滲碳體是一種具有復(fù)雜斜方晶格的金屬化合物。含碳量為6.69%,熔點為1227℃。Fe3C具有硬度高、強度低(b35MPa),脆性大,塑性幾乎為零⑷珠光體：鐵素體與Fe3C的機械混合物，用P表示。它的成分是含碳0.77%的固態(tài)鐵碳合金。珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布,性能介于兩相之間。珠光體它是含碳為0.77%的固態(tài)鐵碳合金緩冷到727℃時，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，同時析出兩個固相（F+Fe3C）而形成的產(chǎn)物。⑸萊氏體Ld：奧氏體與Fe3C的機械混合物，含碳量為4.3%高溫萊氏體：727℃以上，奧氏體與滲碳體，以Ld表示低溫萊氏體：727℃以下，珠光體與滲碳體，以L’d表示為蜂窩狀,性能與滲碳體相似，硬度高脆性大。萊氏體

三、

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK(P+Fe3C)O12279121538特征線⑴液相線—ACD，固相線—AECF

⑵

水平線：ECF：共晶線LC?

A+Fe3C共晶產(chǎn)物是A與Fe3C的機械混合物，稱作萊氏體,用Ld表示。為蜂窩狀,以Fe3C為基，性能硬而脆。萊氏體重要點溫度℃含碳量%含義A15380純鐵熔點D12276.69Fe3C熔點E11482.11c在-Fe中最大溶解度C11484.3共晶點G9120鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點P7270.0218c在-Fe中最大溶解度S7270.77共析點相圖的重要點相圖重要線重要線名稱ACD線液相線AECF線固相線ECF水平線共晶線PSK水平線共析線ES線PQ線GS線含碳量與力學(xué)性能的關(guān)系圖如圖所示。含碳量小于0.9%時，隨含碳量的增加，合金的強度、硬度呈直線上升，塑性、韌性不斷降低，這是由于組織中含碳量越多，鋼中硬脆滲碳體增加，鐵素體減少的緣故。而當含碳量大于0.9%時，由于晶界上形成的網(wǎng)狀滲碳體趨于完整擴大，使強度開始明顯下降，塑性韌性繼續(xù)下降。為保證工業(yè)上使用的鋼具有足夠的強度和韌塑性，鋼中含碳量一般不超過1.4%。四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用（一）選用鋼鐵材料的重要依據(jù)需要強度較高，韌塑性和焊接性能較好的材料，可選用含碳量較低的鋼（組織中有較多的F和少量p）需要強度硬度高耐磨性好的工具，可選擇含碳量較高的鋼（組織中含有較多p和部分硬度較高的Fe3CⅡ）四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用（二）制定鑄造、鍛造和熱處理等熱加工工藝的依據(jù)