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第二章 铁碳相图及其合金;第一节 铁碳合金的相结构;一、铁素体;二、奥氏体;三、渗碳体;一、相图图形介绍;L4.3 A2.11 +Fe3C;珠光体也是铁碳合金中室温时的一个平衡组织，其力学性能数据如下：;Date;铁碳合金下图中各主要线的意义是：;PQ为碳在铁素体中溶解度变化线。从该线可看出，碳在铁素体中最大溶解度是在727℃时，可溶解碳0.0218%，在室温仅能溶解碳0.008%。故一般铁碳合金凡是从727℃缓冷至室温时，均会从铁素体中析出渗碳体，称此渗碳体为三次渗碳体（Fe3CIII）。;三、典型合金结晶过程及室温组织;（一）共析钢;珠光体是在727℃恒温下生成的，温度降到室温时组织基本不发生变化。只是铁素体的含量碳量从0.025降至几乎为零，碳则以微量三次渗碳体的形式沉淀出来，计算时可以忽略不计。;(二)亚共析钢;图2－7 亚共析钢的显微组织;铁素体与珠光体的相对量可用杠杆定律在GPS相区（P+F）的PS线上计算出，称作组织相对量。 合金（2）中，珠光体量为：Qp=P4/PS×100% 铁素体量为：QF=1－Qp 或 QF=4S／PS×100% 随着亚共析钢含碳量的增加，组织中的珠光体量增加，从0%增加到100%；当含碳量增加到0.77%时，珠光体为100%，即共析钢组织。 珠光体中的铁素体，称作共析铁素体，渗碳体称作共析渗碳体。室温时，铁碳合金的相结构只有铁素体和渗碳体。可以利用杠杆定律在F+Fe3C的两相区中计算出亚共析钢铁素体与渗碳体的相对量，称作相的相对量： QF=（6.69－②）/（6.69－0.02）＋100% QFe3C=1－QF 式中②——亚共析钢的含碳量。;含碳量在0.77～2.11%的钢,均统称为过共析钢. 以图2-3中合金3为例,过共析钢的结晶过程如图2-8所示. 合金从液相冷却至1、2点以后，结晶出单相奥氏体组织； 温度继续冷却至2～3之间时，奥氏体组织不变；温度降至3点时，碳在奥氏体中达到饱和，开始析出Fe3C，称作二次渗碳体，写作Fe3CII。Fe3CII沿着奥氏体晶界析出，呈网状分布(图2－9)，随着温度降低，碳在奥氏体中溶解度下降，不断析出。 温度降至4点（727℃）时，析出的二次渗碳体可用杠杆定律在A＋Fe3C两相区SK线上计算出来。;式中 ③—过共析钢的含碳量 剩余的奥氏体量为1－QFe3CII，其成分已沿着SE线变化至S点，已具备珠光体转变的条件，在727时发生共析反应，转变为珠光体。珠光体的组织相对量为： Qp＝1－QFe3CII 或 Qp＝ 利用杠杆定律可以在F+Fe3C两相区中计算出铁素体与渗碳体相的相对量： QFe3C＝1－QF;过共析钢的显微组织如图2－9所示，图中白色的沿着晶界分布的组织即为二次渗碳体；深色部分的组织为珠光体。;图2－3中合金④称为共晶白口铁，含碳量为4.3％，其结晶过程如图2－10所示。 含碳量4.3％的合金自液相冷却至1点，即降至共晶温度（1148）℃时，发生共晶反应，从液相中同时析出含碳量为2.11％的奥氏体和含碳量为6.69％的渗碳体的共晶体，这种机械混合物称为莱氏体用符号Ld表示。莱氏体组织为球状或短杆状的奥氏体均匀分布在渗碳体基体上。 温度从1点继续下降时，共晶体中的奥氏体碳的溶解度下降，不断析出二次渗碳体，奥氏体的成分是沿着ES线变化的。 温度降至727℃时，奥氏体中的含碳量已降至0.77％，此时，奥氏体具备了共析转变的条件，转变为二次渗碳体加铁素体的珠光体组织。这样，共晶白口铁的莱氏体组织形态不变，只是其中球状和短杆状的奥氏体转变成了二次渗碳体和珠光体，而且二次渗碳体又与一次渗碳体融为一体，不大容易分辨。这种由一次渗碳体、二次渗碳铁和珠光体组成的组织称为变态莱氏体，也有称为低温莱氏体，用符号L′d表示，其显微组织如图2－11所示。 共晶白口铁的结晶过程可用反应式表示为：;Date;（五）亚共晶白口铁;Date;（六）过共晶白口铁;Date;四、含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响; 含碳量变化后对力学性能的影响可见图2-17所示。从图中可看出，当含碳量增加后，碳钢的强度和硬度升高，而塑性和韧性则下降。;五、铁碳合金在工程上的应用;铁碳合金相图（与铸铁工艺的关系如图2－18所示），从图中看出，铸铁的浇注温度低。越是接近共晶点C的铁碳合金结晶是，液相线温度低，合金的流动性好；固液线距离近，偏析倾向小，所以铸铁的铸造性能大大优于铸钢。 铁碳合金相图中有很广阔的奥氏体区，面心立方晶格的高温奥氏体有优良的塑性和较好的强度，塑性变形抗力很低，是热锻、热轧极好的组织，轧、锻温度一般选在图中影线部分。锻造的原则是始锻（轧）的温度不宜过高，终锻温度不宜过低