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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 复杂相图分析,一.分析方法步骤,(1)相图中若有稳定中间相，可依此把相图分为几,个部分，根据需要选取某一部分进行分析。,(2)根据相区接触法则填写个空白相区。,(3)利用典型成分分析合金的结晶过程及组织转变，,并利用杠杆定律分析各相相对量随温度的变化,情况。,下页,1,二、复杂二元相图的分析方法,（1）先看清它的组元，然后找到它的单相区，分清哪些是固溶体，哪些是中间相。,（2）根据相接触法测，检查所有双相区是否填写完全并正确无误，如有疏漏，可将它们完善。,（3）找出所有水平线，分析每一个三相平衡反应是何种类型。,（4）如果相图中存在稳定的化合物，则可把它看成一个组元。,2,二.复杂相图分析,下页,后退,3,铁碳相图,下页,后退,4,分析思路：,%C,%C,%C,三.Fe-Fe,3,C相图,下页,后退,5,三个重要反应,：,五个基本组织,：,五条特征线,:,冷凝过程,利用杠杆定律求相对量,C %对碳钢性能的影响,实际应用,下页,后退,6,一、五个单相,（1）,液相,；,（2）,-,相,：碳在,-Fe,中的固溶体，称高温铁素体，体心立方结构，在1394,C,以上存在；,（3）,相,：碳在,-Fe,中的固溶体，称为奥氏体，常用A表示，面心立方结构，在727,C以上存在，在1148,C时有最大的碳溶解度为2.1,%,；,（4）,相,：碳在,-,Fe中的固溶体，称为铁素,（体，体心立方，在912,C以下存在，在,下页,后退,7,727,C时碳溶解度最大为0.02,%,，在室温下，仅为0.008,%,常用F表示；,5）,Fe,3,C,：中间相，属于间隙相，复杂正交结构，称为渗碳体。,二、三条水平线,（1）,HB线,包晶转变 L+, ,（2）,EF线,共晶转变 L,+Fe3C,共晶体称为莱氏体。,（3）,PK线,共析转变, +Fe3C,共析体称为珠光体。,1495,C,1148,C,727,C,下页,后退,8,三、ES线,ES线是,相中碳的溶解度极限，这是一条很重要的线，在1148,C时，,中碳的溶解度最高，达2.11,%,，随温度下降，溶解度大幅度减小，727,C时仅0.77,%,。,四、Fe3C的形成条件,（1）含碳4.3,%,至6.69,%,的合金凝固时在液相线CD以下，从液体中结晶出Fe,3,C，称为,一次渗碳体,，记作Fe,3,C,I,；,（2）含碳0.77,%,至2.11,%,的合金，从,相冷却低于ES线时，由于,相中碳过饱和，从而从,相中析出Fe,3,C称为,二次渗碳体,，记为Fe,3,C,；,9,（3）含碳0.008,%,至0.02,%,的,相，当冷至PQ线以下时，从过饱和的,相中析出的Fe,3,C称为,三次渗碳体,，记作Fe,3,C,。三次渗碳体由于数量及少，一般可以忽略。,四、典型合金的平衡凝固过程和显微组织,（1）共析成分（0.77%C）的Fe-C合金（共析钢）,当冷至BC线以下时，从液相中结晶出,相，至BE线结晶完成，当,相继续冷却至727,C时，,10,发生共析分解：, +,Fe,3,C，直至室温，共析体也称为珠光体（P），典型形貌是层片状，P中,和Fe,3,C两相的相对量可通过杠杆定理来求得，即,/,Fe,3,C= =7.87,（2）共晶成分Fe-C合金（共晶铸铁， 4.3%C）,共晶合金冷至1143,C时发生共晶反应，L,+,Fe,3,C，共晶产物为莱氏体（La）。 La,727C,6.69,0.77,0.77,0.02,1143,C,11,中的,相含碳量为2.11,%,，这是,相中最高的碳溶解度，随温度下降，,相中碳溶解度大大降低，因此从,相中析出Fe,3,C,，剩余,相中的含碳量沿ES线变化，直到727,C，,相中含碳量达到0.77,%,，这时发生共析分解：, +,Fe,3,C，,形成珠光体。由此可见，室温下的莱氏体是（ Fe,3,C,+P,）+ Fe,3,C，的机械混合物，与共晶产物已有区别，室温莱氏体常记作La,。,莱氏体中的,和Fe,3,C两相相对量可用杠杆定理求得，即,727C,12,= = 51.9%,Fe,3,C= =48.1,%,莱氏体中的,相冷至室温过程中又转变为Fe,3,C,和P两部分，这两部分相对量也可通过杠杆定理求得，即,P= =77.5,%,6.69,4.3,6.69,2.1,4.3,2.1,6.69,2.1,6.69,2.1,6.69,0.77,13,Fe,3,C,= =22.5%,显示在整个莱氏体中,P=0.7750.519=40.2%,Fe,3,C,=0.2250.519=11.7%,（3）亚共析钢的凝固过程,含碳量,0.77,%,至,2.11,%,之间的Fe-C合金为过共析钢，凝固过程较简单，从略，其室温组织为P+ Fe,3,C,。,（5）亚共晶铸铁的凝固过程,含碳量在2.11,%,至4.3,%,之间为亚共晶铸铁，当冷至液相线BC以下时开始结晶出,相，在（L+,）两相区中，L、,的平衡成分分别沿BC和JE线变化，当达到1148,C时，剩余液相成分为4.3,%,，因此产生共晶反应，,L,+,Fe3C,1148,C,16,再继续冷却时， La 变为La,，而先共晶结晶出的,相也和莱氏体中的,相一样转变成P+ Fe,3,C,，因此亚共晶铸铁的室温组织为La,+P+ Fe,3,C,。令合金成分为3,%C,，则室温组织中各部分的相对量为,La,= =40.9%,Fe,3,C,=,59.1%=13.3%,3, 2.1,4.3,2.1,2.1,0.77,6.69,0.77,17,P=1 ,La, ,Fe,3,C,=45.8%,(6)过共晶铸铁,这种铸铁含碳量在4.3,%,至6.69,%,之间，室温组织为La, +,Fe,3,C,I,。,铁碳合金中的相及组织,珠光体P,F与 Fe,3,C的机械混合物，强度、硬 度较高。,铁素体F(,),C在-Fe中的间隙固溶体，体心立 方结构,强度低塑性忍性好、钢中软忍相。,18,铁素体,C在-Fe中的间隙固溶体，体心立方结构，与性能相似,渗碳体Fe,3,C,间隙化合物，具有复杂晶体结构。 很硬、很脆塑忍性几乎为零。钢中强化相，其粗细程度、分布状态对钢的性能影响很大。,奥氏体A(r),C在r-Fe中的间隙固溶体，面心立方结构，塑性好，具有顺磁性。,莱氏体Ld,r与Fe,3,C机械混合物。,下页,后退,19,中各主要点的温度，含碳量及意义,下页,后退,20,含碳量对钢的组织和性能的影响,亚共析钢,：随含碳量增加，珠光体量增加，,钢的强度、硬度增加，塑性韧性降低。,过共析钢,：随含碳量增加，二次渗碳体量,增加，钢的强度增加，而塑性、韧性降低，,但含碳量小于1.0%时，强度增加，而含碳,量大于1.0%时，强度减小。,图5-63 铁碳合金的成分与组织的关系,图5-64 含碳量对平衡状态下弹力学性能的影响,下页,后退,21,返回,22,返回,下页,23,铁碳相图应用,1.依据 Fe-C相图临界点，确定热处理工艺；,2.依据Fe-C相图，研究新的工艺方法，提高,材料强韧性；,(1)深冷处理,(2)确定相变超塑性在焊接工艺上的加热温,度对钢材、上限温度超过相变点(50-100) ,(3)提高表面化学热处理效果,下页,后退,24,下页,后退,25,本节思考题,1.在bcc中的溶碳量一般低于在fcc中的溶碳量，为什么？,2.为什么只画出Fe-Fe3C相图，而不画出Fe-C相图？,3.比较Fe-Fe3C系及Fe-C系哪个更稳定？,4.为什么Fe-C相图平衡线位于Fe-Fe3C相图平衡线左边，,且成分点相同时,Fe-C平衡温度要高于Fe-Fe3C平衡温,度?,5. Fe-C稳定系，但常按Fe-Fe3C相图冷凝，却不是按,Fe-C系，这是为什么？,6.依所讲Fe-Fe3C系思路，分析冷凝过程，会计算各种,条件下的相及组织相对量。,下页,后退,26,返回本章首页,激情时刻,返回目录,27,
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