金相组织识别——铁碳相图 PPT

奥氏体的显微组 织及晶胞示意图
金相组织识别——铁碳合金的基本相
渗碳体 Fe3C
渗碳体是铁和碳形成的金属化合物， 含碳量为6.67%（有些书上为6.69%），具 有复杂的斜方晶体结构，熔点为1227℃。 渗碳体硬度极高（HB800），塑性几乎等于 0，是硬脆相。在钢中，渗碳体以不同形态 和大小的晶体出现在组织中，对钢的力学性 能影响很大。
形的成奥氏Fe体3C不晶断核的。供Fe碳3C使是它高长碳大相。必随须F依e3靠C核周的围 横向长大在它两侧的奥氏体形成贫碳区。为 铁素体的形成创造了条件，在侧面的贫碳区 就形成铁素体晶核。
• 贫碳区形成铁素体的晶核长大。因铁素体 是贫碳相随着它的长大必有一部分碳排出使 相条成向邻件层纵的。片深奥就状长氏在分大体富布形中碳的成富区组珠碳形织光，成。体又且组Fe铁为织3C素。F核e体层3。C与片如形状此核 Fe分反创 3C布复造同大形了时 致分别相同的区域称为珠光体团。显然这是 典型的扩散型相变。
金相组织识别——马氏体
板条状马氏体 板条状马氏体光学显微镜下的特征是：束状组织，每一 束内有条，条与条间以小角度晶界分开，而束与束间有较大 的夹角。
金相组织识别——马氏体
片层状马氏体 片层状马氏体光学显微镜下的特征是：细针状或竹叶状， 片与片之间以一定的夹角相交。一个重要的规律是：奥氏体 的晶粒越粗大，马氏体的片也越粗大。
由于形成的温度不同使贝氏体的形貌有所不同，又将 贝氏体分成上贝氏体(Upper Bainite)与下贝氏体(Lower Bainite)。其形貌如图8、9所示。
金相组织识别——贝氏体
上贝氏体
上贝氏体在500℃~350℃形成，从图中可见在光学显微镜下呈羽 毛状，电镜照片表明，它是由平行分布的铁素体片和分布在片间的断 续而细小的渗碳体片共同组成。
奥氏体区(γ)——NJESGN 铁素体区(α)——GPQ以左 渗碳体区(Fe3C)——DFK直线 两相区——7个 L+δ——AHJBA L+γ——BJECB L+ Fe3C——DCFD δ+γ——HNJH γ+α——GPSG γ+ Fe3C——ESKFCE α+ Fe3C——PQLKSP
三相区——3个 包晶线——水平线HJB(L+δ+γ) 共晶线——水平线ECF(L+γ+Fe3C) 共析线——水平线PSK(γ+α+ Fe3C)
金相组织识别——贝氏体
下贝氏体
下贝氏体在350℃~230℃形成，从图11可见在光学显微镜呈 黑色针状，针的基体是铁素体，内部分布着细小的碳化物。
金相组织识别——贝氏体
贝氏体转变的基本规律
根据实验的结果，贝氏体相变有如下的规律： 贝氏体转变也是形核与长大的过程。因相变是由一
种成分的奥氏体分解出铁素体及碳化物两相组织，转变 必有碳的扩散，但铁原子与合金元素不发生扩散。且在 许多的钢种中存在转变的不完全性。
金相组织识别——铁碳合金的基本相
铁素体 Ferrite
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（727℃时， α－Fe
最大溶碳量仅为0.0218％，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 纯铁相似。
由于形成温度较低，碳原子扩散困难使得贝氏体中 的碳化物的尺寸比珠光体中的碳化物细小，铁素体中碳 的过饱和度增加。
贝氏体的组织形态主要决定于形成温度，还与奥氏体 中的含碳量有关。为了得到下贝氏体,奥氏体中的含碳量 需达到高温的奥氏体获得极大的过冷（对共析钢要过 冷到230℃以下）造成碳无法扩散，碳化物无法从奥 氏体中析出，就形成一种非平衡的新组织。试验表明， 虽然碳无法从奥氏体中扩散出来，但是奥氏体仍然从 原来γ—Fe的FCC结构转变成α—Fe的BCC结构。因为 没有碳化物的析出，所以碳就过饱和的溶解在BCC结 构中将晶格拉长变成了BCT结构。钢中形成的这种碳 在α—Fe中过饱和的固溶体就被称为马氏体 （Martensite）。有两种典型的组织：板条马氏体与 片状马氏体。
金相组织识别——铁碳相图
金相组织识别——铁碳相图
铁碳相图
纯铁的同素异晶转变如下：
共析成分的Fe-C合金升温 转变成奥氏体之后,在不同冷却 条件下奥氏体所发生的相变。主 要有三种不同的相变过程：珠光 体转变、贝氏体转变、马氏体转 变。
金相组织识别——铁碳相图
单相区——5个 液相区(L)——ABCD以上区域 δ固溶体区——AHNA
铁素体
金相组织识别——铁碳合金的基本相
奥氏体 Austenite
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，碳 原子存在于面心立方晶格中正八面体的中心， 1148℃时最多可以溶解2.11%的碳，到 727℃时含碳量降到0.77%。奥氏体的硬度 (HB170~220)较低，塑性(延伸率δ为 40%~50%)高。
在一定条件下（如高温长期停留或缓慢 冷却），渗碳体可以分解而形成石墨状的自 由碳：Fe3C→3Fe + C(石墨)。这一过程对 于铸铁和石墨钢具有重要意义。
渗碳体的晶胞示意图
金相组织识别——珠光体
• 在727℃时，
奥氏体（0.77%C）
— 铁素体(0.02%C)+渗碳体Fe3C(6.67%C) • 奥氏体过冷到727℃以下在奥氏体晶界首先
珠光体
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
727℃
金相组织识别——贝氏体
如果将共析钢过冷到550℃~230℃之间并没有产生片 间距更细的珠光体，而是产生了另一种新组织称为贝氏体 (Bainite）。它也是由铁素体加碳化物组成，但碳化物是 非层片状分布的。这是因为珠光体转变是受碳在奥氏体中 的扩散控制，同时铁原子也要发生扩散。如果过冷度很大， 转变的温度达到相当的低，使铁原子无法发生扩散，同时 碳的扩散也受到影响，显然不可能发生珠光体转变了，就 会使转变的规律发生变化，产生贝氏体组织。