第四章 铁碳合金
金属学热处理4-11思考题
第四章 铁碳合金
(一)填空题
1．Cr、V在γ-Fe中将形成 置换 固溶体。C、N则形成 间隙 固溶体。
2．渗碳体的晶体结构是 复杂正交晶系 ，按其化学式铁与碳原子的个数比为 3:1
3．当一块质量一定的纯铁加热到 912 ℃ 温度时，将发生a-Fe向γ-Fe的转变，此时体积将发生 缩小 。
4．共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时，其相组成物为 α+ Fe3C ，组织成物为 P 。
5．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必须加热至 γ单 相区。
6．当铁碳合金冷却时发生共晶反应的反应式为 ，其反应产物在室温下被称为 。
7．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12 钢的硬度 ，强度 。
8．当W(C)＝0．77％一2．11％间的铁碳合金从高温缓冷至ES线以下时，将从奥氏体中析出 ，其分布特征是 。
9．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为 ，含二次渗碳体最多的合金成分点为 。
10．对某亚共析碳钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体约占10％，其W(C)
= ，大致硬度为
11．奥氏体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。
12．铁素体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。
13．渗碳体是 和 的金属间化合物。
14．珠光体是 和 的机械混合物。
15．莱氏体是 和 的机械混合物，而变态莱氏体是 和 的机械混合物。
16．在Fe—Fe3C相图中，有 、 、 、 、 五种渗碳体，它们各自的形态特征是 、 、 、 、 。
第四章 金属学及热处理铁碳合金 复习题
第四章 铁碳合金及Fe-Fe3C相图 复习题
一、名词解释：
1．铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体与变态莱氏体、
2．Fe、Fe、Fe（提示：铁在不同的温度范围具有不同的晶体结构，即具有同素异构转变）
3．同素异构转变（提示：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。）
二、填空题：
1．根据含碳量和室温组织的不同，钢可分为三种，分别为 、 、
和 钢。
2．分别填出下列铁碳合金基本组织的符号，铁素体： ，奥氏体： ，珠光体： ，渗碳体： ，高温莱氏体： ，低温莱氏体： 。
3．在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有 ，属于金属化合物的 ，属于机械混合物的有 和 。
4．一块工业纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将发生 。
5．F的晶体结构为 ；A的晶体结构为 。
6．共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 ，其组成相是 和 。
7．用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为 。
三、判断题：
1．所有金属都具有同素异构转变现象。（ ）
2．碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。（ ）
3．纯铁在780°C时为体心立方晶格的Fe。（ ）
4．金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆故莱氏体属于金属化合物。（ ）
5．铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。（ ）
6．20钢比T12钢的碳含量要高。（ ）
7．在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。（ ）
第四章 铁碳合金
1 第四章 铁碳合金
(一)填空题
3．当一块质量一定的纯铁加热到 温度时，将发生a-Fe向γ-Fe的转变，此时体积将发生 。
4．共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时，其相组成物为 ，组织成物为 。
5．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必须加热至 相区。
6．当铁碳合金冷却时发生共晶反应的反应式为 ，其反应产物在室温下被称为
。
7．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12 钢的硬度 ，强度 。
8．当W(C)＝0.77％-2.11％间的铁碳合金从高温缓冷至ES线以下时，将从奥氏体中析出 ，其分布特征是 。
9．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为 ，含二次渗碳体最多的合金成分点为 。
10．对某亚共析碳钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体约占10％，其含碳量为 。
11．奥氏体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。
12．铁素体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。
13．渗碳体是 和 形成的金属间化合物。
14．珠光体是 和 的机械混合物。
15．莱氏体是 和 的机械混合物，而变态莱氏体是 和 的机械混合物。
16．在Fe-Fe3C相图中，有 、 、 、 、 五种渗碳体，它们各自的形态特征是 、 、 、 、 。
铁碳相图
Chap4 第1页 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Fe3C（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-Fe3C系进行转变，本章我们讨论的铁碳相图实际上就是Fe-Fe3C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）FeFeFeCCOO−⇔−⇔−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 Chap4 第2页 拉伸强度σb 18×107~28×107N/m2 屈服强度σ0.2 10×107~17×107N/m2 延伸率δ 30~50% 断面收缩率ψ 70~80% 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。 Chap4 第3页 图中ABCD为液相线，AHJECF为固相线。整个相图主要由包晶、共晶和共析三个恒温转变所组成： (1) 在HJB水平线（1495℃）发生包晶转变： JHBLγδ⎯→⎯+ 转变产物是γ。此转变仅发生在含碳0.09~0.53%的铁碳合金中。 (2) 在ECF水平线（1148℃）发生共晶转变： CFeLEC3+⎯→⎯γ 转变产物是γ和Fe3C的机械混合物，称为莱氏体（ledeburite），用符号Ld或Le表示。含碳2.11~6.69%的铁碳合金都发生此转变。 (3) 在PSK 水平线（727℃）发生共析转变： CFeP3+⎯→⎯αγ 转变产物是α和Fe3C的机械混合物，称为珠光体（pearlite），用符号P表示。所有含碳量超过0.0218%的铁碳合金都发生这个转变。共析转变温度通常称为A1温度。 图7.2 Fe-Fe3C相图 Chap4 第4页 此外，Fe-Fe3C相图中还有三条重要的固态转变线： (1) GS线：γ中开始析出α或α全部溶入γ的转变线，常称此温度为A3温度。 (2) ES 线：碳在γ中的溶解度线。常称此温度为Acm温度。低于此温度时，γ中将析出Fe3C，称为二次渗碳体Fe3CII，以区别于从液体中经CD线结晶出的一次渗碳体Fe3CI。 (3) PQ线：碳在α中的溶解度线。α从727℃冷却下来时，也将析出Fe3C，称为三次渗碳体Fe3CIII。 表7.1中还列出了相图中各特性点的温度、碳含量及其含义。 表7.1 Fe-Fe3C相图中各特性点的温度、碳含量及其含义 符号 温度（℃） 碳含量（wt%）含 义 A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 0.53 包晶转变时液态合金的成分 C 1148 4.30 共晶点CFeLEC3+⎯→⎯γ D 1227 6.69 Fe3C的熔点 E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F 1148 6.69 Fe3C的成分 G 912 0 FeFe−⇔−γα同素异晶转变点（A3） H 1495 0.09 碳在δ-Fe中的最大溶解度 J 1495 0.17 包晶点JHBLγδ⎯→⎯+ K 727 6.69 Fe3C的成分 N 1394 0 FeFe−⇔−δγ同素异晶转变点（A4） P 727 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 S 727 0.77 共析点（A1）CFeP3+⎯→⎯αγ Q 600 (室温) 0.0057 0.0008 600℃（或室温）时碳在α-Fe中的溶解度 4-3 典型铁碳合金的平衡凝固 通常按有无共晶转变来区分碳钢和铸铁，即含碳量小于2.11%为碳钢，大于2.11%为铸铁（cast iron），按Fe-Fe3C系结晶的铸铁，称为白口铸铁（white cast iron）。 根据组织特征，可参照Fe-Fe3C相图（图7.3）将铁碳合金按含碳量划分为七种类型： Chap4 第5页 (1) 工业纯铁（pure iron） <0.0218%C (2) 共析钢（eutectoid steel） 0.77%C (3) 亚共析钢（hypoeutectoid steel） 0.0218~0.77%C (4) 过共析钢（hypereutectoid steel） 0.77~2.11%C (5) 共晶白口铸铁（eutectic white cast iron） 4.30%C (6) 亚共晶白口铸铁 （hypoeutectic white cast iron） 2.11~4.30%C (7) 过共晶白口铸铁 （hypereutectic white cast iron） 4.30~6.69%C 下面分别对每种类型的合金平衡凝固时的转变过程和室温组织进行分析。 一、工业纯铁 图7.4为工业纯铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 图7.3 典型铁碳合金在Fe-Fe3C相图中的位置 Chap4 第6页 合金溶液在1~2点温度区间结晶出δ固溶体。冷却至3点时，开始发生固溶体的同素异构转变γδ→。这一转变在4点结束，合金为单相γ。冷至5~6点之间又发生同素异构转变αγ→，6点以下全部为α。冷却至7点时，碳在α中的溶解度达到饱和，在7点以下，将从α中析出三次渗碳体Fe3CIII。因此工业纯铁的室温组织为α+Fe3CIII，如图7.5所示。 图7.4 工业纯铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图图7.5 工业纯铁的室温平衡组织 250×Chap4 第7页 二、共析钢 图7.6为共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 合金溶液在1~2点温度区间结晶出γ固溶体，在2点凝固完毕，合金为单相γ。冷至3点（727℃）时，在恒温下发生共析转变： CFeP3+⎯→⎯αγ 转变产物为珠光体，即P，是α和Fe3C的层片状细密混合物，如图7.7所示。P中的Fe3C称为共析渗碳体。因此共析钢的室温组织为P，如图7.7所示。 P中的α和Fe3C的相对量可用杠杆定律求得： %12%881(%)%88%10069.677.069.6(%)3=−=≈×−=CFeα 图7.6 共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图图7.7 共析钢的室温平衡组织1000×Chap4 第8页 三、亚共析钢 图7.8为亚共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 合金溶液在1~2点温度区间结晶出δ固溶体。冷却至2点（1495℃）时，δ固溶体的含碳量为0.09%，液相的含碳量为0.53%，此时液相和δ相发生包晶转变： JHBLγδ⎯→⎯+ 由于图7.8中的合金碳含量大于0.17%，所以包晶转变终了以后，还有过剩的液相存在。在2’~3点之间，液相中继续结晶出γ，所有γ固溶体的成分均沿JE线变化。冷却至3点时，合金全部由γ组成。冷至4点时，开始从γ中析出α，α的含碳量沿GP线变化，而剩余γ的含碳量沿GS线变化。当冷却至5点（727℃）时，剩余γ的含碳量达到0.77%，在恒温下发生共析转变形成珠光体。在5’点以下，先共析铁素体中将析出三次渗碳体Fe3CIII，但因其数量少，一般可忽略。 图7.8 亚共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图Chap4 第9页 因此亚共析钢的室温组织为P+α,如图7.9所示。由图(a)(b)(c)可见，亚共析钢的碳含量越高，室温组织中的P含量越多。 四、过共析钢 (a)0.20%C 410× (b)0.45%C 400× (c)0.60%C 300× 图7.9 亚共析钢的室温平衡组织 Chap4 第10页 图7.10为过共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 合金溶液在1~2点温度区间结晶出γ固溶体，在2点凝固完毕，合金为单相γ。冷至3点开始从γ中析出二次渗碳体Fe3CII，直到4点为止。这种先共析Fe3C多沿γ晶界呈网状分布，量较多时还在晶内呈针状分布。温度降到4点（727℃）时，剩余γ的含碳量达到0.77%，在恒温下发生共析转变形成珠光体。 因此过共析钢的室温组织为P+Fe3CII，如图7.11所示。 图7.10 过共析钢的冷却曲线和平衡凝固过程示意图 图7.11 过共析钢的室温平衡组织 500×Chap4 第11页 过共析钢的碳含量越高，室温组织中的Fe3CII含量越多。 五、共晶白口铸铁 图7.12为共晶白口铸铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 合金溶液冷却至1点（1148℃）时，在恒温下发生共晶转变： CFeLEC3+⎯→⎯γ 图7.12 共晶白口铸铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图图7.13 共晶白口铸铁的室温平衡组织 100×Chap4 第12页 转变产物为γ和Fe3C的机械混合物，即莱氏体Ld，其形态为短棒状的γ分布在Fe3C基体上。冷至1点以下，共晶γ中不断析出二次渗碳体Fe3CII，它通常依附于共晶Fe3C上而不能分辨。温度降到2点（727℃）时，共晶γ的含碳量达到0.77%，在恒温下发生共析转变形成珠光体。最后得到的组织由P分布在共晶Fe3C上所组成，如图7.13所示。这种室温下的组织保留了高温下共晶转变产物Ld的形态特征，但组成相γ已发生了转变，因此称为变态莱氏体，用符号Ld’表示。 因此共晶白口铸铁的室温组织为Ld’，如图7.13所示。 六、亚共晶白口铸铁 图7.14为亚共晶白口铸铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图。 合金溶液在1~2点温度区间结晶出γ固溶体，此时液相成分沿BC线变化，而γ固溶体的成分沿JE线变化。冷却至2点（1148℃）时，剩余液相的成分达到共晶成分，在恒温下发生共晶转变，形成Ld。在2点以下，初晶γ和共晶γ中都析出二次渗碳体Fe3CII。随着Fe3CII的析出，γ固溶体的成分沿ES线降低。温度降到3点（727℃）时，所有γ都发生共析转变成为珠光体。 因此亚共晶白口铸铁的室温组织为Ld’+P+Fe3CII，如图7.15所示。 图7.14 亚共晶白口铸铁的冷却曲线和平衡凝固过程示意图
金属学热处理4-11思考题 2
第四章 铁碳合金
(一)填空题
1．Cr、V在γ-Fe中将形成 置换 固溶体。C、N则形成 间隙 固溶体。
2．渗碳体的晶体结构是 复杂正交晶系 ，按其化学式铁与碳原子的个数比为 3:1
3．当一块质量一定的纯铁加热到 912 ℃ 温度时，将发生a-Fe向γ-Fe的转变，此时体积将发生 缩小 。
4．共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时，其相组成物为 α+ Fe3C
，组织成物为 P
。
5．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必须加热至 γ单 相区。
6．当铁碳合金冷却时发生共晶反应的反应式为 ，其反应产物在室温下被称为 。
7．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12 钢的硬度 ，强度 。
8．当W(C)＝0．77％一2．11％间的铁碳合金从高温缓冷至ES线以下时，将从奥氏体中析出 ，其分布特征是
。
9．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为 ，含二次渗碳体最多的合金成分点为 。
10．对某亚共析碳钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体约占10％，其W(C)
= ，大致硬度为
11．奥氏体是 在 的固溶体，它的晶体结构是
。
12．铁素体是 在 的固溶体，它的晶体结构是
。
13．渗碳体是 和
的金属间化合物。
14．珠光体是 和 的机械混合物。
15．莱氏体是 和 的机械混合物，而变态莱氏体是 和 的机械混合物。
16．在Fe—Fe3C相图中，有 、 、 、
、
五种渗碳体，它们各自的形态特征是 、 、 、 、
。
金属材料与热处理 第四章
第四单元 铁碳合金相图
一、名词解释
1. 铁素体
铁素体是指α-Fe或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为体心立方的固溶体，用符号F(或α)表示。
2.奥氏体
奥氏体是指γ-Fe内固溶有碳和(或)其它元素所形成的晶体点阵为面心立方的固溶体，常用符号A(或γ)表示。
3.珠光体
珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形状为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织。或珠光体是铁素体(软)和渗碳体(硬)组成的机械混合物。
4.莱氏体
莱氏体是指高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变时所形成的奥氏体和碳化物渗碳体所组成的共晶体。
5.渗碳体
渗碳体是指晶体点阵为正交点阵、化学成分近似于Fe3C的一种间隙式化合物。
6. 铁碳合金相图
合金状态图是表示在极缓慢冷却(或加热)条件下，不同化学成分的合金，在不同温度下所具有的组织状态的一种图形。
7.低温莱氏体
在727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体（L′d），或称变态莱氏体。
二、填空题
1．分别填出下列铁碳合金组织的符号：
奥氏体 A ；铁素体 F ；渗碳体 Fe3C ；珠光体 P ；高温莱氏体 Ld
；低温莱氏体 L′d 。
2．珠光体是由 F 和 Fe3C 组成的机械混合物。
3．莱氏体是由 A 和 Fe3C
组成的机械混合物。
4．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达 2.11% ，在727℃时碳的质量分数为 0.77% 。
5．根据室温组织的不同，钢分为三种，其中 亚共 析钢，其室温组织为 F 和 P
；
共 析钢，其室温组织为 P ； 过共 析钢，其室温组织为 P 和 Fe3CII 。
6．碳的质量分数为 0.77% 的铁碳合金称为共析钢，当加热后冷却到S点( 727℃)时会发生 共析 转变，从奥氏体中同时析出 F 和 Fe3C 的混合物，称为 P
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=0 9.69%
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.
余庆中学高中化学必修一第三章《铁金属材料》(含答案)
一、选择题
1．某反应过程中存在2Fe、3NO、3Fe、4NH、H和2HO六种粒子，测得3Fe、3NO的质量分数(w)随时间变化的曲线如图所示，下列判断错误的是
A．3NO被还原，发生还原反应 B．还原性：2++4Fe>NH
C．2Fe被氧化为3Fe D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:8
2．下列说法正确的是
A．配制480 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液，需称量62.5 g胆矾
B．完全中和100 mL 1 mol/L的H2SO4溶液，需要消耗4.0 g NaOH
C．1 L水中溶解了58.5 g NaCl，则该溶液的物质的量浓度为1 mol/L
D．从1 L 2 mol/L的H2SO4溶液中取出0.5 L，该溶液的浓度为1 mo1/L
3．下列事实不能证明Fe3+有氧化性的是
A．电子工业上用FeCl3溶液腐蚀电路板上的铜
B．FeCl3溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变为蓝色
C．将KSCN溶液加入FeCl3溶液中，溶液变为血红色
D．将H2S气体通入FeCl3溶液中，产生淡黄色沉淀
4．下列实验现象描述错误的是
选项 实验 现象
A 加热放在坩埚中的小块钠 钠先熔化成光亮的小球，燃烧时，火焰为黄色，燃烧后，生成淡黄色固体
B 在酒精灯上加热铝箔 铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着
C 在FeCl2溶液中滴入NaOH溶液 先生成白色沉淀，沉淀很快变为灰绿色，最后变为红褐色
D 在空气中久置的铝条放入NaOH溶液中 立刻产生大量无色气泡，铝条逐渐变细
A．A B．B C．C D．D
5．下列各项不能用互滴法鉴别的是
A．AlCl3 NaOH MgCl2 NaCl B．NaAlO2 NaHSO4 BaCl2 MgCl2
C．AlCl3 NaOH H2SO4 KCl D．NaHCO3 H2SO4 NaCl KCl
第四章 铁碳合金 2
1 第四章 铁碳合金和铁碳相图
铁碳合金中的主要元素是铁和碳，它包括工业纯铁、碳钢和白口铸铁。铁碳合金是世界上产量最大、使用最广泛的金属材料—钢铁材料的发展基础，因此，铁碳合金相图是所有相图中最基本，最重要的相图。
铁碳合金中，碳的存在形式有两种，渗碳体和石墨。渗碳体是一个亚稳定的化合物，在一定条件下可分解为铁和石墨。所以，铁碳相图有两个，一个是Fe—Fe3C相图，是工业用钢的基础；另一个是Fe—石墨相图，是工业用铸铁的基础。本章主要介绍Fe—Fe3C相图，关于Fe—石墨相图在金属材料学中会介绍。
§4.1 纯铁和铁碳合金中的相
一、纯铁
铁是钢铁材料最主要和最基本的元素。铁的原子序数为26，原子量为56，属于过渡族元素。铁的熔点为1538℃，温度20℃时的密度为7.873/cmg.
1. 铁的同素异构转变（重结晶或多晶型转变）
同素异构转变是指外界温度和压力改变时，固态金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象，它是一个相变过程。同素异构转变同液相结晶一样，也是一个晶核形成和晶核长大的过程。为了区别于液相结晶，同素异构转变又称为重结晶或多晶型转变。铁就具有同素异构转变的现象。
如图4.1是纯铁的冷却曲线。从图中可以看出：当液态铁缓慢冷却至1538℃时，结晶为体心立方结构的δ—Fe。当温度降至1394℃时，δ—Fe转变为面心立方结构的γ—Fe，这个转变称为A4转变，转变的平衡温度（1394℃）称为A4点。当温度降至912℃时，γ—Fe转变为无磁性的体心立方结构的α—Fe，这个转变称为A3转变，转变的平衡温度（912℃）称为A3点。当温度降至770℃时，无磁性的α—Fe转变为有磁性的α—Fe，这个转变称为A2转变，转变的平衡温度称为A2点，也称居里点。
总之，固态纯铁有三种同素异构体。随着温度的降低，依次为δ—Fe，γ—Fe和α—Fe，其中δ—Fe和α—Fe是体心立方结构，而γ—Fe是面心立方结构，图4.2是纯铁平衡结晶冷至室温的组织变化图。铁的同素异构转变是钢铁合金化和热处理的基础。
第四章铁碳合金状态图
第四章铁碳相图与碳钢
钢铁材料都属于铁碳合金，学习本章有
助于了解铁碳合金的成分、组织和性能
之间的关系,以便在生产中合理地使用。
本章包括以下内容：
铁碳相图
碳含量对合金组织性能的影响
铁碳相图的应用与局限性
碳钢
4.1 铁碳相图
4.1.1铁碳合金中的基本相
不同温度时Fe具有不同的晶体结构
α-Fe γ-Fe δ-Fe
C可以溶解到Fe的晶格中形成固溶体
α:C在α-Fe 中的间隙固溶体；铁素体，F
γ: C在γ-Fe 中的间隙固溶体；奥氏体，A
δ:C在δ-Fe 中的间隙固溶体; 高温铁素体
当C含量超过溶解度时，多余的C形成化
合物
Fe
3C或石墨1394o
C
912o
C4.1.2
Fe-Fe
3C相图分析简化铁碳相图4.1.3 铁碳合金的分类
按照含碳量铁碳合金可以分为三大类
（一）工业纯铁: C％≤0.0218％
（二）钢: 含C％为0.0218％～2.11％
1. 共析钢C％＝0.77％
2. 亚共析钢0.0218％< C％< 0.77％
3．过共析钢0.77％< C％≤2.11％
(三) 白口铸铁: 2.11％< C％< 6.69％
1.共晶白口铁C％＝4.3％
2．亚共晶白口铁2.11％< C％< 4.3％
3．过共晶白口铁4.3％< C％< 6.69％4.1.4 典型合金结晶过程
1 工业纯铁
室温组织为：α＋Fe
3C
III2-1 共析钢
室温组织为:珠光体P(F+Fe
3C)
室温组织中组织组成物相对重量:
W
F = ×100% = 88%
W
Fe3C共析= ×100%=12%0.026.690.776.69
−−
0.02-6.690.020.77−2-2 亚共析钢
30钢的室温组织
40钢的室温组织
室温组织：F
初＋P（F＋Fe
3C
）
W
P = ×100% = 51%
W
F初= 1 -51% = 49%0.020.770.020.4
−−2-3 过共析钢
室温组织：Fe
3C
Ⅱ＋P（F＋Fe
3C）