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本章小结 2．铁碳合金相图 铁碳合金相图是表示在极其缓慢加热（或冷却）的条件下，不同成分的铁碳合金，在不同温度下所具有的状态或组织的图形。 铁与碳可以形成Fe3C，Fe2C，FeC等一系列稳定化合物，而稳定化合物可以作为一个独立的组元，因此整个Fe-C相图可以看成是由Fe-Fe3C，Fe3C-Fe2C，Fe2C-FeC等一系列二元相图组成。由于WC5%的铁碳合金脆性极大，没有实用价值，因此我们所研究的铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，如下图所示是简化了的Fe-Fe3C相图。 简化后的Fe-Fe3C相图 （1） Fe-Fe3C相图分析 根据前面对二元合金相图的分析，我们不难看出，铁碳合金相图实际是由几个简单的二元合金相图所构成。上半部分图形是前面所述的二元共晶相图类型，C点是共晶点。在1148℃时，一定成分的液态合金在恒温下同时结晶出成分为E点的奥氏体和成分为F点渗碳体的细密混合物（共晶体），称为共晶转变。这种共晶体（A+Fe3C）称为莱氏体，用符号Ld表示。 Fe-Fe3C相图的下半部分图形与二元共晶相图很相似，所不同的是，相变完全是在固态下进行的。这种在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两种不同成分的固相的转变，称为共析转变。S点为共析点，共析转变后的组织称为共析组织或共析体，是由铁素体和渗碳体组成的细密混合物（FP+Fe3C），称为珠光体，用符号P表示。 ① Fe-Fe3C相图中的特性点 下表为简化后的Fe-Fe3C相图中各特性点的温度、成分和含义。各特性点的代表符号一般不可随意改变。 简化的Fe-Fe3C相图的特性点 ② Fe-Fe3C相图中的特性线 下表为简化后的Fe-Fe3C相图中各特性线的含义。 简化的Fe-Fe3C相图中的特性线 3．铁碳合金的成分、组织、性能间的关系 不同种类的铁碳合金，其室温组织是不同的。碳的质量分数与铁碳合金缓冷后的组织组分及相组分间的定量关系如图所示。 铁碳合金中碳的质量分数与组织组分及相组分间的关系 （1）碳的质量分数与平衡组织间的关系 （2）碳的质量分数与力学性能间的关系 为了保证工业用钢具有足够的强度，一定的塑性和韧性，钢中碳的质量分数一般都不超过1.3%～1.4%。WC2.11%的白口铸铁，由于组织中有大量的渗碳体，硬度高，塑性、韧性极差，既难切削加工，又不能以锻压的方法加工，故机械工程上很少直接应用。 碳的质量分数对钢的力学性能的影响 （3）碳的质量分数与工艺性能间的关系 ①铸造性能 合金的铸造性能取决于相图中液相线与固相线的水平距离和垂直距离，距离越大，合金的铸造性能越差。由Fe-Fe3C相图可见，共晶成分的铸铁，不仅液相线与固相线的距离最小，熔点也最低，故合金的流动性好，分散缩孔少，偏析小，因而铸造性能最好。所以在铸造生产中，共晶成分附近的铸铁得到广泛应用。 ② 可锻性能 碳钢在室温时是由铁素体和渗碳体组成的两相组织，塑性较差，变形困难，当将其加热到高温，可获得塑性良好的单相奥氏体组织，具有良好的可锻性。低碳钢的可锻性优于高碳钢。白口铸铁在低温和高温下，组织都是以硬而脆的渗碳体为基体，所以不能锻造。 ③ 焊接性能 铁碳合金的焊接性与碳的质量分数有关，随碳的质量分数的增加，组织中的渗碳体量增加，钢的脆性增加塑性下降，导致钢的冷裂倾向增加，焊接性变差。含碳越高，铁碳合金的焊接性越差，故焊接用钢主要是低碳钢或低碳合金钢。 ④ 切削加工性 钢中含碳不同，其切削加工性能不同。当WC≤0.25%时，钢中有大量的铁素体，硬度低，塑性好，切削时产生较多的切削热，容易粘刀，而且不易断屑和排屑，影响工件的表面粗糙度，切削加工性能差；当WC0.6%时，钢中渗碳体多，当渗碳体呈层状或网状分布时，刃具易磨损切削加工性也较差;当0.25%WC 0.6%时，钢中铁素体与渗碳体的比例适当，硬度和塑性适中，切削加工性能较好。 ⑤ 热处理性 由于铁碳合金在加热或冷却过程中有相的变化，故钢和铸铁可通过热处理来改善性能，根据Fe-Fe3C相图可确定各种热处理操作的加热温度。 本节思考与练习 1、 在工业生产中，为了细化铸件的晶粒，用那些方法改善晶粒性能？ 2、金属的结晶过程。 3、简述碳的质量分数与力学性能间的关系。 第四节 钢的热处理 本节任务目标 主要了解钢的热处理概述、热处理基本原理、以及钢的常用热处理方法。 一、钢的热处理概述 钢的热处理是将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 根据加