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第一章 铁 碳 合 金 第一章 铁碳合金 第一节 铁碳合金的基本相和组织 第一章 铁 碳 合 金 一、铁碳合金的基本相 铁的同素异构转变 液态纯铁在1538℃开始结晶，得到 δ-Fe 1394 ℃ γ-Fe 912 ℃ α-Fe （体心立方晶格） （ 面心立方晶格 ） （体心立方晶格） 第一章 铁 碳 合 金 1、铁素体（F） 铁素体：碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体。 由于α-Fe为体心立方晶格，碳在α-Fe 中的溶解度较小，727 ℃时为0.0218%，室温时为0.0008%。 由于F的含碳量很低，故铁素体的性能与纯铁相似，它具有良好的塑性和韧性，低的强度和硬度 第一章 铁 碳 合 金 2、奥氏体（A） 奥氏体—碳溶解在γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。 γ-Fe为面心立方晶格 ，晶格间隙较大，故奥氏体（A）的溶碳能力较强，1148℃时，含碳量2.11%，727 ℃时，含碳量0.77% 奥氏体的强度和硬度不高，具有良好的塑性，当钢处于奥氏体状态时，能较顺利的进行加工。 第一章 铁 碳 合 金 3、渗碳体（Fe3C） 渗碳体—是铁和碳的化合物，其含碳量为6.69% 渗碳体硬度很高,约为800HBs（W），脆性很大，而塑性和韧性几乎等于零。 4、珠光体（P）——F+ Fe3C 珠光体—铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 它是奥氏体在冷却到727℃的恒温下发生共析转变得到的产物，因此，它只存在于727℃ 以下，其平均含碳量为0.77% 第一章 铁 碳 合 金 从珠光体的显微组织中可以看到珠光体中的铁素体和渗碳体是层层交替排列的。 珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。 5、莱氏体（Ld） 莱氏体分为：高温莱氏体（ 727℃ 以上），A+ Fe3C 低温莱氏体（ 727℃ 以下），P+ Fe3C 高温莱氏体用Ld表示，低温莱氏体用L’d表示 第一章 铁 碳 合 金 高温莱氏体—含碳量为4.3%的铁碳合金，在1148℃ 时从液态中同时结晶出奥氏体和渗碳体 的机械混合物。 低温莱氏体—由于奥氏体在727℃时转变为珠光体， 所以在727℃以下的莱氏体由珠光体和 渗碳体组成。 莱氏体的性能和渗碳体相似，硬度很高，塑性差。 铁碳合金的基本相和组织中，铁素体、奥氏体、渗碳体是基本相，分别为单相组织，珠光体和莱氏体则是由基本相组成的多相组织 第一章 铁 碳 合 金 二、铁碳合金状态图 铁碳合金状态图是表示在极缓慢冷却（或极缓慢加热）的情况下，不同成份的铁碳合金的状态或组织随温度变化的一种图形。 第一章 铁 碳 合 金 1、Fe-Fe3C状态图中几个主要临界点 第一章 铁 碳 合 金 2、Fe-Fe3C状态图中的特性物理意义 第一章 铁 碳 合 金 3、铁碳合金的分类 分为：钢、白口铁 （1）钢 （含碳量＜2.11%的铁碳合金称为钢） 亚共析钢：C%＜0.77，室温组织主要是 F+P 共析钢 ：C%=0.77，室温组织全部是 P 过共析钢 ：C%＞0.77，室温组织主要是 P+Fe3CⅡ （2）白口铁 （含碳量在2.11~6.69之间的铁碳合金） 亚共晶白口铁：C%＜4.3,室温组织是P+ Fe3CⅡ+L/d 共晶白口铁 ：C%=4.3,室温组织是L/d（低温莱氏体） 过共晶白口铁：C%＞4.3,室温组织是 Fe3CⅡ+L/d 一般将含碳量＞2.11％（一般为2.5~4%)的铁碳合金称为铸铁 第一章 铁 碳 合 金 三、钢在冷却时的转变 钢经过加热获得奥氏体组织后，如在不同的条件下冷却，最后得到使钢获得不同的机械性能。 1、过冷奥氏体的等温转变 奥氏体在临界温度A1以下是不稳定的，必然要发生转变，但并不是一冷到A1温度以下就立即发生转变，它在转变前要需要停留一段时间，这个时间称为孕育期。 在A1温度下暂时存在的，处于不稳定状态的奥氏体称为“过冷奥氏体” 第一章 铁 碳 合 金 将高温奥氏体迅速冷却到低于A1的某一温度，并保持恒温，让过冷奥氏体在此温度完成其转变的过程，称为过冷奥氏体的等温转变。 过冷奥氏体