Fe-C合金相图分析

1、(1)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图的分析方法 二元相图中的几何规律二元相图中的几何规律 相邻相区的相数差相邻相区的相数差1（点接触除外）（点接触除外）相区接触相区接触法则法则； 三相区三相区的形状是一条的形状是一条水平线水平线，其上三点是平衡相，其上三点是平衡相的成分点。的成分点。 若两个三相区中有若两个三相区中有2个相同的相，则两水平线之个相同的相，则两水平线之间必是由这两相组成的两相区。间必是由这两相组成的两相区。 单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区。单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区。(2)5/19/20221765328

2、944.6.1 复杂二元相图的分析方法(3)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法L1.4 Al+L99.7L99.24 Al+Pb(4)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法549: Cu+L 547: +L 544: L +397: +L 314: L +Cd(5)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法(6)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图的分析方法 相图分析步骤相图分析步骤 以稳定的化合物分割相图；以稳定的化合物分割相图； 确定各点、线、区

3、的意义；确定各点、线、区的意义； 分析具体合金的结晶过程及其组织变化。分析具体合金的结晶过程及其组织变化。注：虚线、点划线的意义尚未准确确定的数据、磁注：虚线、点划线的意义尚未准确确定的数据、磁学转变线、有序无序转变线。学转变线、有序无序转变线。(7)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图的分析方法 分析室温组织时，从距室温最近的单相区开始。分析室温组织时，从距室温最近的单相区开始。例例 紧跟成分变化线不迷路：紧跟成分变化线不迷路： 单相区成分不变，单相区成分不变， 两相区中两相成分分别沿该两相区左右两条边界线变化两相区中两相成分分别沿该两相区左

4、右两条边界线变化 三相区三个相成分不变，分别为水平线上三个点对应成分三相区三个相成分不变，分别为水平线上三个点对应成分 共晶、共析转变产物可作为一个组织组成物，其共晶、共析转变产物可作为一个组织组成物，其形貌及相形貌及相对量对量不再改变（组成相有可能发生变化）。不再改变（组成相有可能发生变化）。 86(8)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图的分析方法(9)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图的分析方法(10)5/19/20221765328944.6.1 复杂二元相图的分析方法第六节 二元相图

5、的分析方法较快冷却条件下：较快冷却条件下：(1)具有匀晶转变的系统发生显微偏析；具有匀晶转变的系统发生显微偏析；(2)具有共晶转变的系统，成分位于共晶反应线端点以外具有共晶转变的系统，成分位于共晶反应线端点以外的会形成少量共晶；非共晶成分会形成全部共晶（伪共的会形成少量共晶；非共晶成分会形成全部共晶（伪共晶）；共晶甚至过共晶（或亚共晶）成分会形成亚共晶晶）；共晶甚至过共晶（或亚共晶）成分会形成亚共晶（或过共晶）。（或过共晶）。(3)具有共析转变的系统，类似具有共析转变的系统，类似(2)形成非平衡共析体。形成非平衡共析体。(4)具有包晶转变的系统，包晶成分的会出现不完全包晶，具有包晶转变的系统，

6、包晶成分的会出现不完全包晶，固体相剩余。固体相剩余。非平衡组织：非平衡组织：(11)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.1相图中的相相图中的相铁素体：铁素体：或或F，高，高温铁素体温铁素体，bcc奥氏体：奥氏体： 或或A， fcc渗碳体：渗碳体：Fe3C， 正正交晶系交晶系 (12)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.2相图中的点和线相图中的点和线 特性点特性点(13)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相

7、图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.2相图中的点和线相图中的点和线 等温转变线等温转变线v包晶线包晶线HJB：1495 L+ v共晶线共晶线ECF：1148 L +Fe3C 莱氏体莱氏体Ldv共析线共析线PSK: 727 +Fe3C 珠光体珠光体P (14)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法(15)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.2相图中的点和线相图中的点和线 三条特性曲线三条特性曲线vGS线：线：A3线，先共析线，先共析铁素体开始析出线铁

8、素体开始析出线 A FvES线：线：Acm线，碳在线，碳在A中的溶解度曲线中的溶解度曲线 A Fe3CvPQ线：碳在线：碳在F中的溶解中的溶解度曲线度曲线 F Fe3C (16)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.2相图中的点和线相图中的点和线 点：点：16个。个。 线：两条磁性转变线；线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条等温转变线；其余三条线：三条线： GS,ES,PQ。 区：区：5个单相区，个单相区，7个两个两相区，相区，3个三相区。个三相区。LL+L+ Fe3C+Fe3C+Fe3C L+ L+ (17)

9、5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析 铁碳合金分类：铁碳合金分类：(18)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(1)工业纯铁工业纯铁+Fe3C室温组织：室温组织： +Fe3C%326. 0%100069. 600218. 0Fe3C的最大含量：(19)5/19/2022176532894+Fe3C4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的

10、分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(2)共析钢共析钢P室温组织：室温组织：P(F+Fe3C)(20)5/19/2022176532894+Fe3CP4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(3)亚共析钢亚共析钢室温组织：室温组织：F+PF+P(21)5/19/2022176532894+Fe3CPF+P4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(4)过共析钢过共析钢室温组织：室温组织：P+ Fe3CP+

11、Fe3C(22)5/19/2022176532894+Fe3CPF+PP+ Fe3C4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(5) 共晶白口铸铁共晶白口铸铁室温组织：室温组织：LdLd(A+Fe3C)Ld(P+Fe3C +Fe3C)(23)5/19/2022176532894+Fe3CPF+PP+ Fe3CLdLd4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(6) 亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁室温组织：室温组织：P+Fe3C +LdP+

12、Fe3C +Ld(24)5/19/2022176532894+Fe3CPF+PP+ Fe3CLdLdP+Fe3C +Ld4.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析(7) 过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁室温组织室温组织: Ld+ Fe3CLd + Fe3C(25)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.3 铁碳合金结晶过程分析铁碳合金结晶过程分析组织图：组织图：Fe3C形态：形态：Fe3C： 薄网状、点状薄网状、点状 Fe3C：网状：网状Fe3C

13、：粗大片状：粗大片状共析共析Fe3C：层片状：层片状 共晶共晶Fe3C：基体：基体(26)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.4 铁碳合金的组织与力学性能铁碳合金的组织与力学性能（1）对平衡组织的影响（随）对平衡组织的影响（随C%提高）提高）组织：组织：Fe3C LdFe3C； 相：相：减少，减少，Fe3C增多；增多；(27)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.4 铁碳合金的组织与力学性能铁碳合金的组织与力学性能（2）对力学性能的影响）对力

14、学性能的影响 强度、硬度升高，塑韧性下降。强度、硬度升高，塑韧性下降。(28)5/19/20221765328944.6.2 二元相图分析实例（铁碳相图）第六节 二元相图的分析方法4.6.2.4 铁碳合金的组织与力学性能铁碳合金的组织与力学性能（3）对工艺性能的影响）对工艺性能的影响 适合锻造：适合锻造：C%2.11%，可得到单相组织。可得到单相组织。 适合铸造：适合铸造：C%4.3%。，流动性好。，流动性好。 适合冷塑变：适合冷塑变：C%0.25%，变形阻力小。，变形阻力小。 适合热处理：适合热处理：0.0218%2.11%，有固态相，有固态相变。变。 (29)5/19/2022176532

15、8944.6.3 相图与合金的性能第六节 二元相图的分析方法 根据相图判断材料的力学和物理性能根据相图判断材料的力学和物理性能单相固溶体合金：固溶强化单相固溶体合金：固溶强化 理想的变形合金理想的变形合金(30)5/19/20221765328944.6.3 相图与合金的性能第六节 二元相图的分析方法 根据相图判断材料的力学和物理性能根据相图判断材料的力学和物理性能形成两相混合物的合金，其性能与成分呈线性关系形成两相混合物的合金，其性能与成分呈线性关系(31)5/19/20221765328944.6.3 相图与合金的性能第六节 二元相图的分析方法根据相图判断材料的工艺根据相图判断材料的工艺性

16、能性能 铸造性能：根据液固相线铸造性能：根据液固相线之间的距离之间的距离X X越大越大，成分，成分偏析偏析越严重越严重（因为液固相成分差别大）；（因为液固相成分差别大）； X越大，越大，流动性流动性越差（因为越差（因为枝晶发达）；枝晶发达）； X越大，越大，热裂倾向热裂倾向越大（因越大（因为液固两相共存的温区大）。为液固两相共存的温区大）。(32)5/19/2022176532894缩孔 熔液浇入锭模后，与型壁接触的液体先凝固，中心部分的液体则后凝固。由于多数金属在凝固时发生体积收缩(只有少数金属如锑、镓、铋等在凝固时体积会膨胀)，使铸锭(件)内形成收缩孔洞，或称缩孔。 缩孔可分为集中缩孔和分散缩孔两类，分散缩孔又称疏松。集中缩孔有多种不同形式，如缩管、缩穴，单向收缩等，而疏松也有一般疏