铁碳相图讨论课完整版本
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理学铁碳相图PPT课件
珠光体的强度很高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之 间，其力学性能如下：
抗拉强度（σb） 770
伸长率 (δ)
冲击韧度 (αk) 3×105～4×105 J/m2 硬度（HB）
20%～30% 180
第14页/共57页
⑷相图中的ABCD为液相线；AHJECF为固相线。 ⑸水平线HJB为包晶反应线 碳的质量分数
LB H 149 5℃ AJ 即 L0.53 0.09 149 5℃ A0.17
⑵C点为共晶点 合金在平衡结晶过程中冷却到1148℃时，C点 成分的L发生共晶反应，生成E点成分的A和Fe3C。
LC 114 8℃ AE Fe3C 即 L4.3 114 8℃ A2.11 Fe3C
共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称莱氏体， 以符号Ld表示。在显微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状A（室温 时转变成珠光体）分布在渗碳体基体上。
碳溶于γ—Fe中形成的间隙固溶体， 用符号A（或γ）表示。
727℃
溶碳量0.77%
1148℃
溶碳量2.11%
性能：有一定的强度和硬度，塑性和 韧性好，适于进行锻压加工。
组织：与铁素体相似，晶粒呈多边 形，但晶界较铁素体平直
第6页/共57页
3.渗碳体（ Fe3 C ）
铁和碳形成的一种具有复杂斜方晶格 的间隙化合物，用化学分子式Fe3 C 表示。
第24页/共57页
铁碳合金系相图 之平衡冷却分析
3、亚共析钢(C%=0.02~0.77%)
组织转变 L－……－ A
F+A
F+P
第25页/共57页
典型铁碳合金结晶过程图
① ②③ ④
⑥
⑤⑦
温 度
℃
材料科学基础第8章 铁碳相图PPT课件
4
§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
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31.10.2020
4
§7.5 二元包晶相图
(2)
31.10.2020
4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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31.10.2020
4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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(25)
2 相图分析
点：14个。
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§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
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§7.5 二元包晶相图
(2)
31.10.2020
4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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2 相图分析
点：14个。
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铁碳相图课件
亚共晶白口铁相组成物与组织组成物相对量
1148
oC时初晶γ相析出完毕，剩余L发生共晶反应，形成Ld；
继续冷却时，初晶γ相和共晶γ相中均将析出Fe3CII，冷却到
727 oC时剩余初晶γ相转变为P，Ld转变为Ld′；
室温相组成：α+Fe3C； 室温组织组成：P+Ld′+Fe3CII 以3.0%C的亚共晶白口铁为例，1148 oC时：
6.69 0.4 w 100% 94% 6.69 0.0218 wFe3C 1 94% 6%
组织组成物相对量
0.77 0.4 100% 49% 0.77 0.0218 wP 1 49% 51% wF先
21/70 21/66 /63
14/70 14/66 /63
2、共析钢结晶过程
室温组织：P（F+Fe3C）
单相液体的冷却
15/70 15/66 /63
匀晶反应 L 相中析出 γ 相（奥氏体 A ）
γ单相固溶体的冷却
γ相发生共析反应生成珠光体P
16/70 16/66 /63
共析转变：由一个固相在恒温下转变为另外
两个固相的转变。组织为F+FeC3两相交替排
亚共析钢组织组成物中Fe3CIII最大含量
含0.0218%C的过共析钢冷却到室温时析出的Fe3CIII 最多。 wFe3CIII 0.0218 0.0008 100% 0.3% 6.69 0.0008
4、过共析钢结晶过程
室温组织P+Fe3CⅡ
单相液体的冷却 L相→ γ相（A）
组成物是什么？如何计
算？
5%C钢在1148 oC时 的组织组成物是什 么？如何计算？
铁碳合金的相图的详细讲解46页PPT
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
铁碳合金的相图的详细讲解
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克Fra bibliotek谢谢！
(完整版)铁碳合金相图(一)
符号：Fe3C 复杂的斜方晶体
存在温度区间：室温——1148℃
溶碳能力： C=6.69%
性能：熔点 12270C 硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧 度几乎为零，是一个硬而脆的组织。
（4）珠光体：
概念：是铁素体与碳光体的混合物
符号： P 是铁素体和渗碳体片层相间，交替排列。
存在温度区间： 室温——727℃
溶碳能力：在 7270C 时，C=0.77%
性能特点：取决于铁素体和渗碳体的性能，强度较高，硬度 适中，具有一定的塑性。
5、莱氏体
概念：是含碳量为 4.3%的液态铁碳合金在 11480C 时从液体 上中间结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。
符号：Ld 高温莱氏体，温度＞727℃
由于奥氏体在 7270C 时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏 体由珠光体和渗碳体组成叫低温莱氏体。
作业 布置
教
学生听课 情况
学 学生掌握
后
情况
记 存在的问 题
审查签字
习题册
年月日
教师活 动
一、新课导入
教学过程 教学内容
学生活动
回顾上一次课的内容，以提问的形式检查上节课学生的掌握 情况，举实例有技巧得到如本次课要学习的内容。
二、新课讲授
1、合金及其组织
金属：是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、 导热性的物质，如铁、金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
符号：A
面心立方晶格
存在温度区间：大于 727℃
溶碳能力：较强。在 11480C 时可溶 C 为 2.11%，在 7270C 时，可溶 C 为 0.77%。(0.0218% ——2.11%)
性能：强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在 高温进行锻造和扎制时所要求的组织。
4 铁碳合金的相图的详细讲解
P,钢的性能即P的性能
b. ＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界 连续网状，强度下降, 但 硬度仍上升。 c. ＞2.11%C，组织中有以
Fe3C为基的Ld,合金太脆.
45
3 含碳量对工艺性能的影响
(1) 切削性能: 中碳钢合适 (2) 可锻性能: 低碳钢好 (3) 焊接性能: 低碳钢好 (4) 铸造性能: 共晶合金好
二次渗碳体
白 口 铸 铁
共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
4.3
6.69
一次渗碳体
组织组 成物相 对量%
铁素体 珠光体 莱氏体
0
三次渗碳体
相组成 物相对 量%
100
Fe3C
0
44
2 含碳量对力学性能的影响
• 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升
高，塑性、韧性下降。
a. 0.77%C时，组织为100%
Fe3CⅠ+Ld
K
F + P
L'd
Fe3CⅠ+L'd
F+Fe3CⅢ
Fe
1.0
2.0
3.0
Fe3C 4.0
wc(%)
5.0
6.0
6.69
17
(一)铁碳合金相图中主要点和线的意义
• 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 • 四条重要的线: EF、ES、GS、PSK。 • 三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析 转变。 • 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
L+δ
δ+
L+ L+ Fe3C + + Fe3C
F+ Fe3C
工程材料成型与技术基础之铁碳合金相图(ppt 28页)PPT学习课件
第四节 铁碳合金相图
1、相图分析
因此，剩余的液相就发生共晶转变形成莱氏体。 第四节 铁碳合金相图
图2-24 亚共析1钢) 组铁织金碳相合图 金相图中的特征点：
共晶生铁的组织转变如图2-27 (2) Fe-Fe3C相图虽然表示了铁碳合金在不同温度下的组织状态，但这种组织都是从高温，以极其缓慢冷却速度得到的，是一种平衡组织。 共晶白口铁（Fe3CI+L’d） → Fe3C（C=6 . 共晶合金有良好的铸造性能，在铸造生产中获广泛应用。 2到3点间冷却时，奥氏体中同样要析出二次渗碳 2、合金的基本相：固溶体、金属化合物、机械混合物； （２）几种典型铁碳合金结晶过程分析 亚共晶白口铁的室温组织为珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体。 第四节 铁碳合金相图 第四节 铁碳合金相图 第四节 铁碳合金相图 白口铁中都存在莱氏体组织，具有很高的硬度和脆性，既难以切削加工，也不能锻造。 77％，因而发生共析反应转变为珠光体，共析反应结束后，合金由珠光体和二次渗碳体组成，4点以下再继续冷却，组织基本上不再变 化。 (Fe—Fe3C)相图，如图2-20所示为简化图。
第四节 铁碳合金相图
2) 铁碳合金相图中的特征线：
图2-20 Fe-Fe3C相图主要由包晶、共晶和共析三个恒温转变组成。 （1）ACD线为液相线，AECF线为固相线。 （2）在ECF水平线(1148℃)发生共晶转变LC↔γE + Fe3C ，其转变产物 是奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。碳的质量分数为2．11 ％～6．69％的铁碳合金都发生这种转变。 (3)在PSK水平线(727℃)发生共析转变γS ↔αP + Fe3C ，其转变产物是 铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。所有碳质量分数超过0．02 ％的铁碳合金都发生这个转变。共析转变温度常标为A1温度。
大一工程材料 铁碳相图专题讲解PPT学习教案
1500
N
A
液体
d 液+d J
奥+d 奥氏体
B 液+奥
1400 1300 1200
奥氏体
液体+奥氏体
E
1148℃
液体 C
1100 1000 G(913 ℃)
900
铁 素
800
体 700
奥+铁 A3 S
P
Acm A1
奥氏体+渗碳体 727℃
600
铁素体+渗碳体
500
0.02 0.77
2.11
4.3
C%
0.77
2.11
4.3
6.69
C%
第17页/共27页
3.3.2 根据相图分析机械性能
1. 单相固溶体 固溶体的强度、
硬度高于纯金属，固溶
度越高，强度、硬度越
高，塑性、韧性一般随 A
B%
固溶度增加而下降。
sb
HB
溶剂晶格畸变亦使其电阻增大，所以 ，高电 阻合金 都是固 溶体合 金。单 相固溶 体在电 解质中 不会象 多相固 溶体那 样构成 微电池 ，故单 相固溶 体合金 的耐蚀 性较高 。
低温 莱氏体
1227℃ D 液体 +渗碳体
F 渗碳体+莱氏体
K 渗碳体 +低温莱氏体
6.69
T℃1600 A(1538 ℃)
1500
1400 1300 1200
奥氏体
L
A
1-液2 体+奥氏体
E
1148℃
液L体
1ÒÔÉÏ C
1100
1000 G(913 ℃)
Acm 900 奥+铁
精品课程铁碳相图ppt课件
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’
L+ Fe3CⅠ F
Ld+Fe3CⅠ 727℃
K Ld’+Fe3CⅠ
Fe Q P+F
P+Fe3CⅡ
( P+Fe3C )
Fe3C
0.0218%C 0.77%C
2.14%C
4.3%C
6.69%C
College of Materials Science and Engineering
reaction?
L + 包晶反应
Fe-Fe3C PHASE DIAGR—A铁M碳相图 —
IMPORTANCE OF Fe-Fe3C SY•SOTfEaMll binary alloy systems, the one that
is possibly the most important is that for iron and carbon.
This intermetallic compound is
metastable, it remains as a compound
indefinitely at room T, but decomposes
(very slowly, within several years) into -
Fe and C (graphite) at 650-700oC
Fe Q P+F
P P+Fe3CⅡ
( A+Fe3C ) Ld
A+Ld+Fe3CⅡ
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’ ( P+Fe3C )
0.0218%C 0.77%C
2.14%C
1-2-3铁碳合金相图PPT课件
片状珠光体显微组织
2021/3/9
授课：XXX
球状珠光体显微组织
20
五、莱氏体（Ledeburite） [莱氏体]：是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体是碳的质量分数Wc=4.3% 的铁碳合金冷却到1148℃时共晶转变的产物，存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为 高温莱氏体，用符号“Ld”表示，组织由奥氏体和珠光体组成；存在于727℃以下的莱 氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号“Ldˊ”表示，组织由渗碳体和珠光体组成。
纯物质：均匀降温→液态凝固(T不变) →均匀降温 合金：均匀降温→有固体析出(降温变缓)→两种固体
同时析出(T不变) →均匀降温
2021/3/9
授课：XXX
3
T T 纯A ① ② ③ ④ ⑤ 纯B
2021/3/9
τ→
A
xB→
B
授课：XXX
4
1。纯铁
2021/3/9
授课：XXX
5
同素异构转变
金属在固态下由于温度的改变而发生晶格 类型转变的现象。
2021/3/9
授课：XXX
18
渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在 显微镜下呈黑色。
渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。
2021/3/9
授课：渗X碳XX体
奥氏体晶体结构奥氏体显微组织二奥氏体austenite17奥氏体具有一定的强度和硬度b400mpa170220hbs塑性和韧性也好4050奥氏体是一种高温组织稳定存在的温度范围为7271394显微组织为多边形晶粒晶粒内常可见到孪晶昌粒的平行的直线条生产中利用奥氏体塑性好的特点常将钢加热到高温奥氏体状态迚行塑性加工
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A+Fe3C
A+Fe3CII +Le P+Fe3CII+ Le′
F+Fe3C
1
2 3
共析反应前：
相：F+A
组织：F+A
(F) 0.770.1
0.770.0218
4
(A)1(F)
5
共析反应后：
相：F+Fe3C
组织：F+P
(F) 6.690.1
6.690.0218
6
(F3eC)60.6.1900.0.022118
共析反应后：
相：F+Fe3C 组织：P+Fe3C Ⅱ
(F3eC)61..62900.0.0221188
(F)1(F3C e)
3.5﹪
共析反应前 相：A +Fe3C
1
(A)66.6.69903.7.57(F3C e)1(A )
2
共析反应前组织： A +Fe3C Ⅱ+Le
3
(A)4.33.56.6 92.11
（3）分析室温与727℃共析反应后各合金的相组成物与组 织组成物的异同。
共析反应 前相
共析反应 前组织
共析反应 后组织
共析反应 后相
0. 1% 0.4%
F+A F+A
F+P
F+Fe3C
0.77% 1.2% 3.5%
A A P F+Fe3C
A+Fe3C A+Fe3CII P+Fe3CII F+Fe3C
相指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互 分开的组成部分
组织指金相显微镜下看到的金属材料内部的微观形貌
组织组成物是指合金组织中那些具有确定本质，一定 形成机制的特殊形态的组成部分
相和组织的关系：组织由数量、形态、大小和分布方 式不同的各种相组成
下面所列哪些是相，哪些是组织，哪些是组 织组成物：F、P、Le＇、A、F+P、 Fe3CⅡ 、 Le+Fe3CⅠ、 Fe3C 相: F、A、Fe3C 组织: F、P、Le ＇、 A、 F+P、 Le+Fe3CⅠ 组织组成物: F、P、Le ＇ 、A、Fe3CⅡ
共析反应前： 相：A 组织：A
共析反应后： 相：F+Fe3C 组织：P (F) 6.690.77
6.690.0218
(F3eC)06..7679 00..00221188
共析反应前：
相：A +Fe3C 组织： A +Fe3C Ⅱ
(F3eC)61..62900.7.777
(A )1(F3C e )
3、画出纯铁的冷却曲线，并说明它的同素异构转变及同素异构体。
F e 1 3 ℃ 9 4 F e 9 ℃ 1 2 Fe
bcc
fcc
bcc
4、分析含碳0. 1%、0.4%、0.77%、1.2%、3.5%的铁碳合 金的平衡结晶过程。要求：
（1）画出冷却曲线及组织转变示意图。
（2）用杠杆定律计算727℃共析反应前后各合金的相组成 与组织组成物的相对百分含量。
7、什么是相？什么是组织？什么是组织组成物？相和组织 有什么关系？下面所列哪些是相，哪些是组织，哪些是组织 组成物：F, P, Le′, A, F+P, Fe3CII, Le+Fe3CI, Fe3C。
8、杠杆定律应用的条件是什么？铁碳合金相图有何应用？
ห้องสมุดไป่ตู้上各区域的相
1
填上各区域的组织
2、三条水平线上的反应性质，写出反应式，说明相变的特点。
4.32.116.6 90.77
(F3C e )4 4 ..3 3 2 3 ..1 5 1 6 2 ..6 1 9 1 0 0..7 77 7
4
(Le)3.52.11
4.32.11
共析反应后：
相：F+Fe3C 组织：P+Fe3C Ⅱ+Le＇
7、什么是相？什么是组织？什么是组织组成物？相 和组织有什么关系？下面所列哪些是相，哪些是组 织，哪些是组织组成物：F, P, Le′, A, F+P, Fe3CII, Le+Fe3CI, Fe3C。
（1）画出冷却曲线及室温组织示意图。
（2）用杠杆定律计算727℃共析反应前后各合金的相组成与组织组 成物的相对百分含量。
（3）分析室温与727℃共析反应后各合金的相组成物与组织组成物 的异同。
5、分析铁碳合金中五种渗碳体的形成条件、来源、形态、 分布、多少等特点及对合金性能的影响。
6、画出各种典型铁碳合金的室温平衡组织示意图，标明各 组织组成物，并说出各组织特征。总结铁碳合金的成分、组 织、性能三者之间的关系。
铁碳合金讨论课：
1、默画出铁碳合金相图，标注各点的符号及成分，纯铁的三个特征 温度及三条水平线的温度，填上各区的组织，明确重要点、线、相 区的意义。
2、三条水平线上的反应性质，写出反应式，说明相变的特点。
3、画出纯铁的冷却曲线，并说明它的同素异构转变及同素异构体。
4、分析含碳0.4%、0.77%、1.2%、3.5%的铁碳合金的平衡结晶过 程。要求：
8、杠杆定律应用的条件是什么？铁碳合金相图有何应 用？
杠杆定律的适用范围：
（1）只适用于相图中的两相区； （2）只能在平衡状态下使用 （3）支点为合金的成分点，两个端点为给定温度时两
相的成分
在铁碳相图中可以用杠杆定律计算相和组织组成物的 相对含量。
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(1) HJB ：包晶转变线 L 0.53 0.0 9 1 4 ℃ 9 5A 0.17
(2) ECF ：共晶转变线 L 4.3 1 1 ℃ 4 8A 2.1 1F3C e (3) PSK：共析转变线 A 0.7 7 7 ℃ 2 7F 0.02 1F 83C e
相变特点（以ECF线的共晶转变为例）： 共晶反应在恒温下进行，反应时L、A、Fe3C三相共存， 且三相的成分确定。