金属材料教案-铁碳合金相图

广东省技工学校文化理论课教案

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科目金属

材料

四章一节课题合金的组织

授课

日期

9．1 6

课

时

班级12机电班

授

课方式讲授、分析、演示

作业

题数

拟

用

时

间

0．1

小

时

教学目的1、了解合金的概念

2、懂得合金的组织类型，及各类的组织成分。

选

用

教

具

挂

图

重

点合金的组织类型

难

点

合金的组织类型

教

学

回

顾

第一章的内容。

审阅签名：年月日

共3 页第 2 页新课

由日常生活所见金属材料引入合金概念

一、合金

合金是一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼成或其他方法结合而成的具有金属特性的材料。

组元：组成合金的最基本的独立物质成为组元，组元可以为金属元素，非金属元素，或稳定的化合物。

相：在合金中成分，结构及性能相同的组成部分称为相。

二、合金的组织

1、固溶体

2、金属化合物

3、混合物

1、固溶体

固溶体是一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。溶入元素成为溶质，而基本元素成为溶剂，固溶仍然保持溶剂的晶格。

固溶体分类

1、间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成

2、置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格提点上某些原子而形成。

2、金属化合物

合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。（其晶格类型不同于任一组元）

具有熔点高，硬度高，脆性大的特点。

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3、混合物

两种或两种以上的相接一定质量分数组成的物质称为混合物（混和物中各相仍保持自己原来的晶格）

小结

1、合金的概念

2、合金的组织主要有哪几种？

作业

1、预习第四章三节内容。

2、P51 1

广东省技工学校文化理论课教案

共4页第1页

科目金属

材料

四章三节课题铁碳合金相图

授课

日期

10．10

课

时

班级12机电班

授

课方式讲授、分析

作业

题数

拟

用

时

间

0．5

小

时

教

学目的1、了解铁碳合金的成分、组织和性能

2、读懂铁碳合金相图的应用，并根据图中写出相应组织

选

用

教

具

挂

图

重点1、铁碳合金的成分、组织和性能。

2、铁碳合金相图的应用。

难

点

铁碳合金的成分、组织和性能

教

学回顾1、合金的概念

2、合金的组织主要有哪几种？

审阅签名：年月日

共4页第 2

页

一、铁碳合金的相及组织

1、铁素体（F）

碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示，溶解度：由于a-Fe属于体心立方晶格晶格间隙小，碳在a-Fe的溶解度小，在727℃a-Fe最大溶碳量仅为0.0218%，随着温度下降a-Fe性能：铁素体含碳量较低，所以其性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性而强度和硬度较低。

2、奥氏体（A）

碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，符号A表示，r-Fe属于面心立方晶格，且晶格类型较大，故傲视体溶碳能力较强，

在1148℃时溶碳量达2.11%，但随着温度的变化而变化，温度下降，溶解度逐渐减少，在727℃时溶碳量为0.77%

性能：硬度和强度不高，塑性较好。

3、渗碳体（FeC3）

含碳量为6.69%的铁碳的金属化合物，成称为渗碳体，符号（化学式为Fe3C）渗碳体呈斜方晶体结构，与铁和碳晶体不同。其熔点为1227℃

性能：硬度高，塑性好，伸长率和冲击韧性几乎为0，且硬而脆

4、珠光体（P）C%=0.77%

珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，符号为P表示，它是属于渗碳体和铁素体片层相同，交替排列形成的混合物，

对珠光体由硬的渗碳体和软的铁素体组成，所以其力学性能主要取决于铁素体和渗碳体性能，

性能：强度较高，硬度适中，只有一定的塑性。

5、莱氏体(Ld)

莱氏体是含碳量为4.3%的液体铁碳合金，在1148℃时从液相中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物，符号Ld表示。且对珠光体在727℃时将转变成为珠光体，

共4页第3 页室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为低温莱氏体，用符号L′d表示。

二、铁碳合金的室温组织

铁碳合金的室温组织一般由铁素体+渗碳体组成，也就是珠光体P组织

三、铁碳合金的成分主要以铁为主，以碳为辅想结合的合金。

四、合金的组织和性能的关系（根据图分析）

铁碳合金组织和性能有很大关系，组织的变化，将会引起性能的变化，碳在合金中所占比例将改变钢的力学性能，含碳量越高，钢的强度和硬度就越高，但塑性和韧性就越低，在工业生产过程中，为了保证钢具有足够的强度，且具有一定的塑性和韧性，钢中含碳量一般不超过1.4%。

共4页第4 页

五、Fe3C相图的应用

作为选用材料的依据。

铁碳合金相图所表明的成分，组织和性能的规律，为钢材料的选用提供了依据，如要求塑性好，强度不太高的构件，则可选用含碳量较低的钢，要求强度，塑性和韧性等综合性能较好的构件则选用含碳量较高的钢，而各种工具要求硬度高及耐磨性好，则应选用含碳量较高的钢

制定铸，锻和热处理等热加工工艺的依据，

1）在铸造生产过程中的应用

2）在锻造工艺上的应用

3）在热处理工艺上的应用

小结

1、铁碳合金的相包括哪几方面，以及各有何优缺点？

2、思考铁碳合金相图的组织关系

布置作业

1、铁碳合金室温的组织是什么？（课堂完成，让学生强化记忆。）

2、抄画Fe-Fe3C

习题册的做与讲，单元测验（约两课时）

金属材料教案-铁碳合金相图

广东省技工学校文化理论课教案共3页第1页科目金属材料四章一节课题合金的组织授课日期 9．1 6 课时 1 班级12机电班授课方式讲授、分析、演示作业题数 1 拟用时间 0．1 小时教学目的1、了解合金的概念 2、懂得合金的组织类型，及各类的组织成分。选用教具挂图重点合金的组织类型难点合金的组织类型教学回顾第一章的内容。审阅签名：年月日

共3 页第 2 页新课由日常生活所见金属材料引入合金概念一、合金合金是一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼成或其他方法结合而成的具有金属特性的材料。组元：组成合金的最基本的独立物质成为组元，组元可以为金属元素，非金属元素，或稳定的化合物。相：在合金中成分，结构及性能相同的组成部分称为相。二、合金的组织 1、固溶体 2、金属化合物 3、混合物 1、固溶体固溶体是一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。溶入元素成为溶质，而基本元素成为溶剂，固溶仍然保持溶剂的晶格。固溶体分类 1、间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成 2、置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格提点上某些原子而形成。 2、金属化合物合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。（其晶格类型不同于任一组元）具有熔点高，硬度高，脆性大的特点。

共 3 页第3页 3、混合物两种或两种以上的相接一定质量分数组成的物质称为混合物（混和物中各相仍保持自己原来的晶格）小结 1、合金的概念 2、合金的组织主要有哪几种？作业 1、预习第四章三节内容。 2、P51 1

铁碳合金相图分析及应用

第五章铁碳合金相图及应用 [重点掌握] 1、铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、菜氏体的结构和性能特点及显微组织形貌； 2、根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程； 3、铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系。铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，对于钢铁材料的应用以及热加工和热处理工艺的制订也具有重要的指导意义。铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等, 有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为 Fe-Fe3C相图,相图中的组元只有Fe和Fe3C。第一节铁碳合金基本相一、铁素体 1．δ相高温铁素体：C固溶到δ-Fe中，形成δ相。 2．α相铁素体（用F表示）：C固溶到α-Fe中，形成α相。 F强度、硬度低、塑性好（室温：C%=0.0008%,727度：C%=0.0218%）二、奥氏体 γ相奥氏体（用A表示）：C固溶到γ-Fe中形成γ相）强度低，易塑性变形三、渗碳体

Fe3C相（用Cem表示），是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 渗碳体的熔点高，机械性能特点是硬而脆，塑性、韧性几乎为零。渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态, 对铁碳合金的机械性能有很大影响。第二节 Fe-Fe3C相图分析一、相图中的点、线、面 1．三条水平线和三个重要点（1）包晶转变线HJB，J为包晶点。1495摄氏度，C%=0.09-0.53% L+δ→A （2）共晶转变线ECF, C点为共晶点。冷却到1148℃时, C点成分的L发生共晶反应：L→A（2.11%C）+Fe3C（6.69%C，共晶渗碳体）共晶反应在恒温下进行, 反应过程中L、A、Fe3C三相共存。共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物, 称莱氏体, 以符号 Le表示。（3）共析转变线PSK，S点为共析点。合金（在平衡结晶过程中冷）却到727℃时, S点成分的A发生共析反应：

最新职院金属工艺学教案：铁碳合金相图(二)

职业技术学院教案授课教师：班级：授课日期：课时：2 课题： 1.3 铁碳合金相图（二）教学目的：通过学习理解合金相图的含义，掌握铁碳合金的分类及铁碳相图在力学性能、材料选材、金属加工工艺方面的应用。教学重点和难点：重点：合金相图与合金性能的关系。难点:合金相图与合金性能的关系及铁碳相图在力学性能、材料选材、金属加工工艺方面的应用。教学方法：讲授法、分析法、举例法授课内容：旧课复习什么合金相图，它与合金的性能和加工工艺有什么关系？新课学习 1.3 铁碳合金相图（二）一、典型铁碳合金的冷却过程及其组织 1、铁碳合金的分类根据铁碳合金的含碳量和室温组织的不同，把铁碳合金分为工业纯铁、钢和白口铁三类。（1）工业纯铁碳含量Wc≤0.0218%的铁碳合金，室温组织为F。 (2)钢碳含量0.0218

铁碳相图以及铁碳合金

铁碳相图以及铁碳合金 Post By：2009-12-6 16:33:51 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。 Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。Fe-Fe3C 相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe -石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。图1 铁碳双重相图【说明】图1中虚线表示Fe-石墨相图，没有虚线的地方意味着两个相图完全重合。

铁具有异晶转变，即固态的铁在不同的温度具有不同的晶体结构。纯铁的同素异晶转变如下：由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1 394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。工业纯铁的显微组织见图2。图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50～80)低，塑性(延伸率δ为30%～50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同（图2）碳溶解于γ－Fe中形成的固溶体称为奥氏体(Austenite)，用γ或A表示。具有面心立方晶体

铁碳相图以及铁碳合金

铁碳相图以及铁碳合金Post By：2009-12-6 16:33:51 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。 Fe和C能够形成Fe C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, 3 Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。Fe-Fe3C 相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。图1 铁碳双重相图【说明】图1中虚线表示Fe-石墨相图，没有虚线的地方意味着两个相图完全重合。铁具有异晶转变，即固态的铁在不同的温度具有不同的晶体结构。纯铁的同素异晶转变如下：

由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1 394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。工业纯铁的显微组织见图2。图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50～80)低，塑性(延伸率δ为30%～50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同（图2）碳溶解于γ－Fe中形成的固溶体称为奥氏体(Austenite)，用γ或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，1148℃时最多可以溶解2.11%的碳，到727℃时含碳量降到0.8%。奥

铁碳合金状态图

图3-1 渗碳体的晶体结构第三章铁碳合金状态图钢和铸铁是机械工业上广泛应用的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成，统称为铁碳合金。铁碳合金状态图就是研究铁碳合金的成分、温度和组织之间变化关系的图解。第一节铁碳合金的基本组织铁碳合金在液态时，铁和碳可以无限互溶，在固态时碳能溶解于铁的晶格中，形成间隙固溶体。当含量超过铁的溶解度时，多余的碳与铁形成化合物(Fe 3C)。此外，还可以形成由固溶体与化合物组成机械混合物。铁碳合金的基本组织有以下五种。一、铁素体(F) 铁素体是指碳溶于a-Fe 中而形成的间隙固溶体。碳在a-Fe 中溶解度极小，在727℃时最大溶解度为0．0218％，而在室温时只有0．008％。因此，铁素体强度、硬度较低(σb =l80～280MPa 。50～80HBS)，塑性，韧性较好(δ=30％～500%、αkU =160—200J ／cm 2)。铁索体组织适于压力加工。二、奥氏体(A) 奥氏体是指碳溶于γ-Fe 碳在γ—Fe 中而形成的间隙固溶体。溶解度较大，在1148℃时最大溶碳量为2.11％，在727℃时最大溶碳量为0．77％。因此，固溶强化效应较高，其强度、硬度较高(σb =400 MPa ，160—200HBS)．而塑性、韧性也较好(δ=40％～50％)。奥氏体组织也适用于压力加工。三、渗碳体(Fe 3C) 渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，化学式近似于Fe 3C(碳化三铁)。 Fe 3C 的含碳量为6.69%，如图3—1所示。它无同素异构转变，熔点约为1227℃。其硬度极高(800HBW)，塑性和韧性极低(δ≈0、αku ≈0)，即硬而脆。

铁碳合金教案

第三章铁碳合金 §3－1 合金及其组织教学过程一、复习提问：金属的概念、常用金属二、新课教学：合金的基本概念合金的组织三、课后小结：比较各类合金组织四、作业安排：练习册P10，一、1-5；二、1-3；三、1-3 五、板书设计（见下页）：六、教学后记：第三章铁碳合金合金组成：金属+金属，金属+非金属；(metal+nonmetal) 元素比例：可以调整，得到不同性能；性能：物理、化学、力学、工艺、热处理性能。 §3－1 合金及其组织 1、组元：组成合金的最基本的独立物质，按组成元素的种类分为二元合金、三元合金和多元合金。例：碳素钢由Fe、C、Si、Mn、S、P组成，称铁碳合金, 多元合金；；黄铜由Cu、Zn组成，称二元合金；铝由Al、Cu、Mg组成，称三元合金。 2、相：合金中成分、结构及性能相同的组成部分为相，相与相之间以界面分开，固态相有统一的晶格类型，是组元间的关系。 3、组织：数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成合金组织，是相之间的关系。

组织不同,性能不同。液相:无晶格单相组织固溶体固相单晶格金属化合物多相组织：混合物（多种晶格）单相组织：一种晶格单晶体：一个晶粒一、合金的基本概念 1、液相组织：液态时，合金的组元相互溶解，形成均匀的液溶体。 2、固相组织：固态时，由于合金各组元之间相互作用不同，原子结合力不同，可出现固溶体、金属化合物、机械混合物。二、合金的组织 1、固溶体定义：一种组元溶入另一组元的晶格中形成的均匀固相。属性：单相组织，显微镜下可观察到晶界。溶剂：基体组元，保持自身晶格类型，溶解其它组元。溶质：溶入溶剂的组元，自身晶格消失。例如：铁碳合金中铁为溶剂，碳为溶质。分类：间隙固溶体(有限) 按溶质与溶剂原子相对位置分：置换固溶体(无限) 有限固溶体按溶解度分：无限固溶体间隙固溶体—溶质原子分布于溶剂晶格中而形成的固溶体。由于溶剂晶格的间隙尺寸很小，故溶质原子半径小于1埃，且形成有限固溶体。例如：铁碳合金。置换固溶体—溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体。溶质与溶剂的原子半径差别小、晶格类型相同、电子结构相似、元素周期表中位置近，则形成无限固溶体。反之，形成有限固溶体。例如：黄铜是锌溶入铜形成的置换固溶体。固溶体性能：固溶强化在固溶体中，由于溶质原子的溶入，使溶剂晶格畸变，合金对塑性变形的抗力增加，使金属材料强度、硬度升高，此现象为固溶强化。表3-1 小结：强化金属材料的方法：

铁碳合金相图教案

铁碳合金相图教案文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

课题：铁碳合金相图【设计者】:浙江工业大学，周云中【教材】：机械工业出版社《机械制造基础》第二版第四章【课程标准】：学生通过本课程的学习，了解不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态，了解铁碳合金的成分，组织，性能之间的关系。并能根据铁碳合金相图选择合适的钢材。【内容分析】：铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。铁碳合金相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据。【学情分析】：

本节课是在学生通过《机械制造基础》前三章的学习，已经掌握了金属材料的力学性能和金属和合金的晶体结构及结晶的基础上，探究不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态。在教学时，可以让学生清楚了解不同的含碳量对铁碳合金性能的影响，知道各合金常温下的状态。在这一基础上，进一步让学生体会机械制造的魅力。教材的编写意图是通过本课时学习目标，使学生能把所学，运用到学生的实际生活，培养发展提出问题和解决问题的能力。【学习目标】： 1：能绘制合金相图 2：学生能对典型铁碳合金的结晶过程分析 3：能应用铁碳合金相图选择合适的钢铁材料【评价设计】： 1．针对目标1，通过教师在黑板上绘制铁碳合金相图并分析绘制的要点，让学生了解并能跟着教师的步骤一步一步绘制基本的铁碳合金相图2．针对目标2，教师对书本上铁碳合金的结晶过程做具体的分析，让学生了解典型铁碳合金的过程，教师解释完成后，允许学生以小组的形式互相讨论，5分钟后随机叫学生回答，看学生能否对典型铁碳合金的过程做出分析。 3．针对目标3，教师告诉学生具体的钢材选择原则，如建筑结构选用含碳量低的钢材，机器结构选用碳含量适中的钢等，之后给出实际案例让学生选用合适的钢材。考察学生能否根据机器不同的使用情况选择合适的钢材。

铁碳相图以及铁碳合金

铁碳相图以及铁碳合金发布日期：[08-03-10 14:26:26] 浏览人次：[5779 ] https://www.360docs.net/doc/0211209390.html, 马棚网钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。 Fe 和C 能够形成Fe 3C, Fe 2C 和FeC 等多种稳定化合物。所以，Fe-C 相图可以划分成Fe-Fe 3C, Fe 3C-Fe 2C, Fe 2C-FeC 和FeC-C 四个部分。由于化合物是硬脆相5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe 3C 部分。，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过化合物Fe 3C 称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe 和C ，C 原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe 3C 和Fe-石墨双重相图（图1）。Fe-Fe 3C 相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。这里主要分析讨论Fe-Fe 3C 相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe 3C 。图1 铁碳双重相图【说明】图1中虚线表示Fe-石墨相图，没有虚线的地方意味着两个相图完全重合。铁具有异晶转变，即固态的铁在不同的温度具有不同的晶体结构。纯铁的同素异晶转变如下：

由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。工业纯铁的显微组织见图2。图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe 是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50～80)低，塑性(延伸率δ为30%～50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同（图2）碳溶解于γ－Fe中形成的固溶体称为奥氏体(Austenite)，用γ或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，1148℃时最多可以溶解2.11%的碳，到727℃时含碳量降到0.8%。奥氏体的硬度(HB170～220)较低，塑性(延伸率δ为40%～50%)高。奥氏体的显微组织见图3,图4表示碳原子存在于面心立方晶格中正八面体的中心。

铁碳相图和铁碳合金

铁碳相图和铁碳合金(一) 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。 Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。图1 铁碳双重相图【说明】图1中虚线表示Fe-石墨相图，没有虚线的地方意味着两个相图完全重合。铁具有异晶转变，即固态的铁在不同的温度具有不同的晶体结构。纯铁的同素异晶转变如下：

由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。工业纯铁的显微组织见图2。图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50～80)低，塑性(延伸率δ为30%～50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同（图2）碳溶解于γ－Fe中形成的固溶体称为奥氏体(Austenite)，用γ或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，1148℃时最多可以溶解2.11%的碳，到727℃时含碳量降到0.8%。奥氏体的硬度(HB170～220)较低，塑性(延伸率δ为40%～50%)高。奥氏体的显微组织见图3,图4表示碳原子存在于面心立方晶格中正八面体的中心。

铁碳相图习题参考答案

第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的金属化合物。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。 2、Fe3CⅠ：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。 Fe3CⅡ：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。 Fe3CⅢ：从铁素体中析出的Fe3C称为三次渗碳体。共析Fe3C ：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。共晶Fe3C：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。 3、钢：含碳量大于%，小于%的铁碳合金。白口铸铁：含碳量大于%的铁碳合金。二、填空题 1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等两个。 2、Fe－Fe3C相图有4个单相区，各相区的相分别是液相（L）、δ相、铁素体（F）、奥氏体（A）。 3、Fe－Fe3C 相图有三条水平线，即HJB、ECF和PSK线，它们代表的反应分别是包晶反应、共晶反应和共析反应。 4、工业纯铁的含碳量为≤%，室温平衡组织为F+ Fe3CⅢ。 5、共晶白口铁的含碳量为%，室温平衡组织P占%，Fe3C共晶占%，Fe3CⅡ占%。 6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为。 7、钢的组织特点是高温组织为奥氏体（A），具有良好的塑、韧性，因而适于热加工成形。 8、白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变，室温平衡组织中都有莱氏体，因而适于通过铸造成形。三、简答题 1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为γ-Fe和α- Fe原子排列的紧密程度不同，γ-Fe的致密度为74%，α- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。

铁碳相图和铁碳合金

由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。工业纯铁的显微组织见图2。图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50～80)低，塑性(延伸率δ为30%～50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同（图2）碳溶解于γ－Fe中形成的固溶体称为奥氏体(Austenite)，用γ或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，1148℃时最多可以溶解2.11%的碳，到727℃时含碳量降到0.8%。奥氏体的硬度(HB170～220)较低，塑性(延伸率δ为40%～50%)高。奥氏体的显微组织见图3,图4表示碳原子存在于面心立方晶格中正八面体的中心。

铁碳相图复习题

铁碳相图复习题解释下列名词答：1、铁素体：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的金属化合物。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。 2、Fe3CⅠ：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。 Fe3CⅡ：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。 Fe3CⅢ：从铁素体中析出的Fe3C称为三次渗碳体。共析Fe3C ：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。共晶Fe3C：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。 3、钢：含碳量大于0.00218%，小于2.11%的铁碳合金。白口铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。二、填空题 1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等两个。 2、Fe－Fe3C相图有4个单相区，各相区的相分别是液相（L）、δ相、铁素体（F）、奥氏体（A）。 3、Fe－Fe3C 相图有三条水平线，即HJB、ECF和PSK线，它们代表的反应分别是包晶反应、共晶反应和共析反应。 4、工业纯铁的含碳量为≤0.0218%，室温平衡组织为F+ Fe3CⅢ。 5、共晶白口铁的含碳量为4.3%，室温平衡组织P占40.37%，Fe3C共晶占47.82%，Fe3CⅡ占11.81%。 6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为0.4707。 7、钢的组织特点是高温组织为奥氏体（A），具有良好的塑、韧性，因而适于热加工成形。 8、白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变，室温平衡组织中都有莱氏体，因而适于通过铸造成形。三、简答题 1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为γ-Fe和α- Fe原子排列的紧密程度不同，γ-Fe的致密度为74%，α- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。 2、铁素体（F），奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P），莱氏体（Ld）的结构、组织形态、

铁碳合金状态图

第三章铁碳合金状态图一、判断题 1．铁素体是碳溶于α-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格。（） 2．铁碳合金的基本组织是铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。（） 3．铁碳合金状态图是表示实际生产条件下，不同成分的铁碳合金，在不同温度时所具有的状态或组织的图形。（） 4．简化的Fe-Fe3C状态图上的AECF线是液相线，表示加热到此温度线以上，就会有液相存在。（）5．简化的Fe-Fe3C状态图上的PSK水平线，称为共折线，又称A线，表示Wc＞0.0218%的铁碳合金，缓冷至该线（727℃）时，均发生共折反应，生成珠光体。（） 6．任何成分的铁碳合金在室温时的平衡组织都由铁素体和渗碳体两相组成，随着碳含量增加，渗碳体相对量增多。（） 7．机械零件需要强度、塑性及韧性较好的材料，应选用碳含量高（Wc=0.70%~1.2%）的钢材。（）8．共晶成分的铸铁，结晶温度最低，结晶温度范围最小（为零），因而流动性好，铸件致密，因此生产上铸铁的成分总是接近共晶成分。（） 9．白口铸铁在室温下很硬、很脆，把它加热到1000~1200℃高温，就会变软，可以进行锻造。（）10．钢的锻轧温度一般选在单相奥氏体区，在固相线以下，始锻温度越高越好。（）二、选择题 1．奥氏体是碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格。γ-Fe中的溶碳量时为0.77%。 a．1148℃；b．912℃；c．727℃ 2．渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，复杂的晶体结构。它的碳含量Wc= 。 a．6.69%；b．4.3%；c．2.11% 3．珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体与渗碳体片层状交替排列，碳含量平均为Wc= 。 a．0.0218%；b．0.77%；c．2.11%；d．4.3% 4．简化的Fe-Fe3C状态图上的S点是共折点，它的温度是，它的成分Wc= 。 a．1148℃；b．727℃c．0.77%；d．2.11%；e．4.3% 5．过共折钢的含碳量是。 a．0.77%≤Wc≤2.11%；b．0.77%＜Wc＜2.11%； c．0.77%＜Wc≤2.11%；d．0.77%≤Wc＜2.11% 6．当钢中含碳量Wc大于时，二次渗碳体沿晶界折出形成网状，使钢的脆性增加。 a．0.60%；b．0.77%；c．0.90%；d．1.4% ７．根据铁碳合金状态图，Wc=1.0%的碳钢，在700℃时的显微组织是，770℃时的显微组织是。 a．F+P；b．P+Fe3CⅡ；c．A+Fe3CⅡ；d．A 8．确定合金的浇注温度一般在液相线以上。 a．30~50℃；b．50~100℃；c．100~200℃ 答案一、判断题 1．√2．√3．×4．×5．√6．√7．×8．√9．×10。× 二、选择题 1．c 2．a 3．b 4．b、c 5．c 6．c 7．b、c 8．b 1

铁碳合金相图分析

第四章铁碳合金第一节铁碳合金的相结构与性能一、纯铁的同素异晶转变 δ-Fe→γ-Fe→α-Fe 体心面心体心同素异晶转变——固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。特点： ? 是形核与长大的过程（重结晶） ? 将导致体积变化（产生内应力） ? 通过热处理改变其组织、结构→ 性能二、铁碳合金的基本相基本相定义力学性能溶碳量铁素体F 碳在α-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低，塑性,韧性好最大0.0218% 奥氏体A 碳在γ-Fe中的间隙固溶体硬度低，塑性好最大2.11% 渗碳体Fe3C Fe与C的金属化合物硬而脆800HBW,δ↑=αk=09.69% 第二节铁碳合金相图一、相图分析两组元：Fe、Fe3C 上半部分图形（二元共晶相图）共晶转变： 1148℃727℃ L4.3 → A2.11+ Fe3C → P + Fe3C莱氏体Ld Ld′ 2、下半部分图形（共析相图）两个基本相：F、Fe3C 共析转变： 727℃ A0.77→ F0.0218 + Fe3C 珠光体P 二、典型合金结晶过程分类：

三条重要的特性曲线 ① GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线. ② ES线---是碳在奥氏体中的溶解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线. ③ PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727oC时达到最大值0.0218%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300oC以下溶碳量小于0.001%.因此当铁素体从727oC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ. 工业纯铁（<0.0218%C）钢（0.0218-2.11%C）——亚共析钢、共析钢（0.77%C）、过共析钢白口铸铁（2.11-6.69%C）——亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 L → L+A → A → P(F+Fe3C) L → L+A → A → A+F → P+F L → L+A → A → A+ Fe3CⅡ→ P+ Fe3CⅡ 4、共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) → Ld(A+Fe3C+ Fe3CⅡ) → Ld′(P+Fe3C+ Fe3CⅡ) 5、亚共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) + A → Ld+A+ Fe3CⅡ→ Ld′+P+ Fe3CⅡ 6、过共晶白口铸铁L → Ld(A+Fe3C) + Fe3C → Ld + Fe3C→ Ld′+ Fe3C

铁碳状态图

图3-1 渗碳体的晶体结构第三章铁碳合金状态图钢和铸铁是机械工业上广泛应用的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成，统称为铁碳合金。铁碳合金状态图就是研究铁碳合金的成分、温度和组织之间变化关系的图解。第一节铁碳合金的基本组织铁碳合金在液态时，铁和碳可以无限互溶，在固态时碳能溶解于铁的晶格中，形成间隙固溶体。当含量超过铁的溶解度时，多余的碳与铁形成化合物(Fe 3C)。此外，还可以形成由固溶体与化合物组成机械混合物。铁碳合金的基本组织有以下五种。一、铁素体(F) 铁素体是指碳溶于a-Fe 中而形成的间隙固溶体。碳在a-Fe 中溶解度极小，在727℃时最大溶解度为0．0218％，而在室温时只有0．008％。因此，铁素体强度、硬度较低(σb =l80～280MPa 。50～80HBS)，塑性，韧性较好(δ=30％～500%、αkU =160—200J ／cm 2)。铁索体组织适于压力加工。二、奥氏体(A) 奥氏体是指碳溶于γ-Fe 碳在γ—Fe 中而形成的间隙固溶体。溶解度较大，在1148℃时最大溶碳量为 2.11％，在727℃时最大溶碳量为0．77％。因此，固溶强化效应较高，其强度、硬度较高(σb =400 MPa ， 160—200HBS)．而塑性、韧性也较好(δ=40％～50％)。奥氏体组织也适用于压力加工。三、渗碳体(Fe 3C) 渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，化学式近似于Fe 3C(碳化三铁)。 Fe 3C 的含碳量为6.69%，如图3—1所示。它无同素异构转变，熔点约为1227℃。其硬度极高(800HBW)，塑性和韧性极低(δ≈0、αku ≈0)，即硬而脆。

铁碳合金状态图中主要特性点的含义

Fe-Fe3C状态图特性点符号温度/℃含碳量/% 含义 A 1538 0 纯铁熔点 C 1148 共晶点LC→A E+Fe3C D 1227 渗碳体的熔点 E 1148 碳在γ-Fe中的最大溶解度 G 912 0 纯铁的同素异构转变点α-Fe→γ-Fe S 727 共析点As→Fp+Fe3C P 727 碳在α-Fe中的最大溶解度 Q 室温室温时碳在α-Fe中的溶解度ACD为液相线，此线以上的合金为液态，冷却到此线开始结晶。 AECF为固相线，此线以下的合金为固态，合金加热此线开始熔化。 GS是冷却时从不同含碳量的奥氏体中开始析出铁素体的温度线，又称A3线。ES是碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm线。

ECF线是共晶线，含碳量大于%的铁碳合金冷却至此温度线（1148℃），在恒温下发生共晶转变，即从液态合金中结晶奥氏体和渗碳体晶体的机械混合物，故此线是一条水平线。 PSK是共析线，又称A1线。Wc=%的奥氏体，冷却至此线（727℃），在恒温下同时析出铁素体和渗碳体晶体的机械混合物成为共析体，称为珠光体。含量在%—%之间的所有铁碳合金，缓慢冷却到PSK线，都会在恒温下发生共析反应，生成一定数量的珠光体。共晶转变 Wc=%的液相在1148℃温度下，同时结晶处含碳量为%的奥氏体和含碳量为%的渗碳体，这种转变叫做共晶转变。共析转变 Wc=%的奥氏体，在727℃（723℃）温度下，同时析出铁素体与渗碳体，这种转变为共析转变。平衡组织根据常温下的平衡组织又可分为三类：（1）亚共析钢—含碳量%%之间的铁素体+珠光体；（2）共析钢—含碳量%的珠光体；（3）过共析钢—含碳量%之间的珠光体+渗碳体Ⅱ。白口铸铁含碳量%%，根据常温组织也可分为三种：（1）亚共晶白口铸铁（C<%）：珠光体+渗碳体Ⅱ+莱氏体；（2）共晶白口铸铁（C=%）：莱氏体；（3）过共晶白口铸铁（C>%）：莱氏体+渗碳体Ⅰ。发生相变转变的温度成为临界点： Ac1—加热时，珠光体转变为奥氏体温度； Ac3—加热时，铁素体转变为奥氏体的终了温度； Accm—加热时，二次渗碳体在奥氏体中溶解的终了温度； Ar1—冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度；

铁碳相图

第四章铁碳合金相图碳钢与铸铁是使用最为广泛的金属材料，是铁和碳组成的合金，不同成分的碳钢和铸铁，组织和性能也不相同。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁碳相图。在铁碳合金中，根据结晶条件不同，组元碳可具有碳化物Fe 3C （渗碳体）和石墨两种形式，渗碳体在热力学上是一个亚稳定相（meta-stable phase ），而石墨是稳定的相。在通常情况下，铁碳合金是按Fe-Fe 3C 系进行转变，本章我们讨论的铁碳相图实际上就是Fe-Fe 3C 相图。 4-1 铁碳合金的组元一、纯铁纯铁的熔点为1538℃，其冷却曲线如图7.1所示。纯铁由液态结晶为固态后，继续冷却到1394℃及912℃时，先后发生两次晶格类型的转变。金属在固态下发生的晶格类型的转变称为同素异晶转变（allotropic transformation ）。同素异构转变伴有热效应产生，因此在纯铁的冷却曲线上，在1394℃及912℃处出现平台。铁的同素异晶转变如下：（体心立方）（面心立方）（体心立方） Fe Fe Fe C C O O ?????αγδ9121394 温度低于912℃的铁为体心立方晶格，称为α-Fe ；温度在912~1394℃间的铁为面心立方晶格，称为γ-Fe ；温度在1394~1538℃间的铁为体心立方晶格，称为δ-Fe 。工业纯铁的机械性能特点是强度、硬度低，塑性好，其机械性能大致如下：时间温度（℃）图7.1 纯铁的冷却曲线及晶体结构的变化

拉伸强度σb18×107~28×107N/m2 屈服强度σ0.2 10×107~17×107N/m2 延伸率δ 30~50% 断面收缩率ψ70~80% 冲击值160~200J/cm2 布氏硬度HB 50~80 二、碳在铁中的固溶体碳的原子半径较小，在α-Fe和γ-Fe中均可进入Fe原子间的空隙而形成间隙固溶体。碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体（ferrite），常用符号F或α表示，其最大溶解度为0.0218wt%C，发生于727℃，碳多存在于体心立方α结构的八面体空隙。铁素体与α-Fe在居里点770℃以下均具有铁磁性。碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体（austenite），常用符号A或γ表示，其最大溶解度为2.11wt%C，发生于1148℃，碳多存在于面心立方γ结构的八面体空隙。奥氏体与γ-Fe均具有顺磁性。三、铁碳化合物当铁碳合金中碳含量超过它在铁中的溶解限度时，多余的碳主要以碳化物Fe3C的形式存在。 Fe3C称为渗碳体，是一种具有复杂结构的间隙化合物，其中含碳6.69wt%，其硬度很高，塑性几乎为零。 4-2 Fe-Fe3C相图分析 Fe-Fe3C相图如图7.2所示。

铁碳合金状态图教案

邻水县职业中学2015学年度下期机械加工专业公开课教案授课时间: 2015年11月5日上午第二节授课班级:春招15级机械三班授课内容:铁碳合金状态图授课教师: 文杰教学手段：课堂讲授，学生理解教学目的:1、了解简化的Fe-Fe3C状态图特征线。 2、了解含碳量对铁碳合金性能影响。重点：Fe-Fe3C状态图特征线。难点: Fe-Fe3C状态图特征线。授课形式：新课所用学时：1学时使用教材：高等教育版《机械基础》复习引入合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将其冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分间的关系。铁碳合金状态图除用于钢和铸铁的组织转变的研究，作为选择材料的依据外，还可作为制定铸造、锻造、焊接和热处理等工艺规范的重要工具,它将为学习本课程的其他部分奠定必要的基础。教学过程一、如图下图所示铁碳合金状态图。(抽学生回答组织符号名称) 1、铁素体：是溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。 2、渗碳体：是铁与碳形成的稳定化合物。 3、奥氏体：是碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体。 4、珠光体：是铁素体和渗碳体组成的共析体。

5、莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。二、铁碳合金状态图分析 1、各特性点的含义在铁碳合金状态图中用字母标出的点都表示一定的特性(成分和温度)，所以称为特性点。各主要特性点的含义列于点名温度含碳量含义 A点：1538℃0% 纯铁的熔点 C点：1148℃% 生铁的共晶点 D点：1227℃% 渗碳体的熔点 E点：1148℃% 碳在奥氏体中的最大溶解度 G点：912℃0% 纯铁的同素异构转变点 S点：727℃% 共析点 2、各主要线的含义 (1)ACD线——液相线，即液体合金冷却到此线时开始结晶，在此线以上的区域为液相。 (2)AECF线——固相线，即合金冷却到此线时金属液全部结晶为固相，在此线以下的区域为固相。 (3)GS线——铁素体析出开始线，通常用A3来表示。 (4)ES线——二次渗碳体析出开始线，通常用A cm来表示。在1148℃时奥氏体中溶碳量达到％，而在727℃时仅为％，所以含碳量大于％的奥氏体冷却到此线时，多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出。这种从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，用Fe3C II表示。在显微镜下观察时，Fe3C II呈网状，故又称网状Fe3C II。 (5)ECF线——共晶线，即含碳量在％～％的铁碳合金，当冷却到此线时(1148℃)，都将发生共晶反应，从液相中同时结晶出两种不同的固相，如生成的共晶混合物称为莱氏体． (6)PSK线——共折线，即含碳量在％～％的铁碳合金，当冷却到此线时(727℃)，都将发生共析反应，从一种固相同时转变为两种不同的固相，如形成的共析混合物称为珠光体。这条线通常用A1来表示。 (7) GP线：0＜Wc＜%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终止线 (8)PQ线：碳在铁素体中溶解度曲线，在727℃时，Wc=%，溶碳量最大，在600℃时，Wc=%。 3、铁碳合金相图中的这几条线把相图分成了几个区域，称为相区。对每一个相区来说，不论温度怎么变,成分怎么变，只要在这个相区内，其组织种类就不会变，但相的成分和相对量可能变化。（单相区，双相区，三相区（课祥））. 4.钢含碳量小于％为工业纯铁，含碳量在％～％的铁碳合金，称为钢。它在高温时都要生成奥氏体。根据室温组织不同，将钢分为3种：共析钢：％C；亚共析钢:<％C；过共析钢:>％C。 (3)白口铸铁％～％C的铁碳合金，称为白口铸铁。它在液相结晶时都将发生共晶反应，生成莱氏体。根据室温组织不同，将铁也分为3种：共晶白口铸铁:％C；亚共晶白口铸铁:<％C；过共晶白口铸铁:>％C。 4、钢在结晶过程中的组织转变 (1)共析钢图中合金I是共析钢，含碳量为％。其冷却过程的组织转变为：L→L+A→A→P。室温平衡组织全部为珠光体。