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材 料 的 凝 固 第三章 材料的凝固 第一节 纯金属的结晶 二、纯金属的结晶过程 1）晶核的形成方式 第二节 合金的结晶 第三节 铁碳合金相图 P Fe3CⅡ γ P Fe3CⅡ γ Fe3CⅡ Fe A B E G P S H J N Q （2.11） （0.77） 1 2 3 4 ④ 4’ 1 2 3 4 L L γ γ 1—3点 匀晶反应形成奥氏体 3—4点 从奥氏体晶界析出二次渗碳体，并在晶界上呈网状分布 4—4′点 剩余的奥氏体发生共析反应 γ 0.77←→F 0.0218+ Fe3C 4点以后 二次渗碳体不再变化，珠光体的变化同共析钢 （4）过共析钢的平衡结晶过程 P Fe3CⅡ γ P Fe3CⅡ γ Fe3CⅡ 4’ 1 2 3 4 L L γ 过共析钢结晶过程的基本反应 匀晶反应十二次析出反应+共析反应 室温的组织 珠光体P+ 网状二次渗碳体Fe3C 过共析钢的显微组织(400×) 白色或黑色的Fe3C呈细网状分布在层片状的P周围 （5）共晶白口铸铁的平衡结晶过程 2’ 1 1’ 2 L Le L Le Fe3C γ Fe3C P γ P Le′ Fe3C 1—1′点 发生共晶反应 L 4.3←→γ 2.11+ Fe3C 全部转化为莱氏体，是共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物 （0.77） B C D E F S K Fe3C 1148℃ （2.11） （4.30） 1 2 ⑤ 1—2点 析出二次渗碳体 2—2’点 发生共析反应，转变为珠光体。珠光体与共晶渗碳体组成的组织为低温莱氏体。 2’ 1 1′ 2 L Le L Le Fe3C γ Fe3C P γ P Le’ Fe3C 共晶白口铸铁的室温组织 Le′（珠光体+共晶渗碳体） 共晶白口铸铁的显微组织 共晶反应十二次析出反应+共析反应 共晶白口铸铁结晶过程 珠光体呈黑色的斑点状或条块状，渗碳体呈白色 γ P Fe3CⅡ Fe3C L γ C E S 1148℃ （2.11） （4.30） 1 2 3 ⑥ 3’ 1 2 2′ 3 L Le γ Fe3CⅡ Le’ P Fe3CⅡ 1—2点 匀晶反应形成奥氏体 2—2′点 发生共晶反应转变为莱氏体 2—3点 从奥氏体中析出二次渗碳体 3—3′点 发生共析反应转变为珠光体 （6）亚共晶白口铸铁的平衡结晶过程 γ P Fe3CⅡ Fe3C L γ 3’ 1 2 2’ 3 L Le γ Fe3CⅡ Le’ P Fe3CⅡ 亚共晶白口铸铁的室温组织 亚共晶白口铸铁结晶过程 匀晶反应+ 共晶反应十二次析出反应 +共析反应 P+ Fe3CⅡ + Le’(P+ Fe3C + Fe3CⅡ ) 亚共晶白口铸铁的显微组织 黑色粗块为珠光体，白色为二次渗碳体，其余为低温莱氏体 γ Fe3C P Fe3CⅠ Fe3CⅠ L L Le Fe3CⅠ C E S （4.30） 1 2 3 ⑦ 3’ 1 2 3 2’ L Le Fe3CⅠ Fe3CⅠ Le’ 1—2点 匀晶反应结晶出一次渗碳体Fe3CⅠ 2—2’点 余下的液相发生共晶反应，转变为莱氏体 继续冷却 一次渗碳体的重量不发生变化，莱氏体的变化同共晶合金 （7）过共晶白口铸铁的平衡结晶过程 γ Fe3C P Fe3CⅠ L Le Fe3CⅠ 3’ 1 2 3 2’ 过共晶白口铸铁结晶过程 L Le Fe3CⅠ Fe3CⅠ Le’ 匀晶反应+共晶反应十二次析出反应+共析反应 室温组织 Fe3CⅠ和Le’(P+ Fe3C+ Fe3CⅡ） 粗大的白色条片为一次渗碳体，其余的为低温莱氏体 过共晶白口铸铁的显微组织（400×） （8）组织组成物在铁碳合金相图上的标注 3.3.4 铁碳合金相图的分析 1.含碳量对铁碳合金室温平衡组织的影响 随着合金中室温组织的变化，其组织组成物及相组成物的相对量皆发生变化，如下图所示 2.含碳量对力学性能影响 渗碳体硬而脆 铁素体强度、硬度低，塑性好 基本相的性能 亚共析钢 钢的强度、硬度升高，塑性和韧性下降 含碳量增加 珠光体增加 含碳量为0.77%时，组织为100%的珠光体 共析钢 过共析钢 含碳量增加 二次渗碳体在奥氏体晶界上形成网状 强度下降，硬度直线上升 白口铸铁 合金太脆 很少使用 组织中出现以渗碳体为基的莱氏体 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 HBS αk ψ σb δ 珠光体的性能介于两者之间，既有较高的硬度和强度和良好的塑性 3.含碳量对工艺性能的影响 切削加工性 含碳量过低 含碳量过高 不易断屑 难以得到好的加工质量 对刀具磨损严重 不利于切削 硬度太大 中碳钢的切削加工性能比较好