文档介绍：上海海事大学
铁碳合金二元相图
海洋材料科学与工程研究院
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纯铁的冷却曲线
纯铁
屈服强度()：100~170MPa
抗拉强度(σb)：180~270MPa
伸长率(δ)：30％~50％
断面收缩是一个需要克服的难题。
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转变产物是γ相和Fe3C的机械混合物，称为莱氏体（Ld）。其中Fe3C称为共晶渗碳体。
γ
共晶相图
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莱氏体（组织）
莱氏体：是铁碳合金冷却到1148℃时共晶转变的产物，是介稳相。由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体，用符号“Ld”表示；存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号“Ldˊ”表示，组织由渗碳体和珠光体组成。
莱氏体性能：莱氏体的力学性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差，几乎为零。
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转变产物为珠光体，用符号P表示。组织中的Fe3C称为共析渗碳体。
γ
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珠光体
珠光体：珠光体是奥氏体冷却时，在727℃发生共析转变的产物，由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号“P”表示。显微组织为由铁素体片与渗碳体片交替排列的片状组织。
珠光体性能：力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好。
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PQ线：碳在α中的固溶度曲线。碳在α中的最大固溶度：
727℃%，600℃％，300℃％，
α从727℃冷却下来时，将析出渗碳体，称为三次渗碳体Fe3CⅢ
770℃线为α的磁性转变温度．230℃水平线为渗碳体的磁性转变温度。
重要固态转变线
GS线：GS线又称A3线，冷却时，γ析出α的开始线，或加热时α全部溶入γ的终了线。
ES线：碳在γ中的固溶度曲线。常称Acm线。当温度低于此线，γ将析出Fe3C、即二次渗碳体Fe3CⅡ，从液相中经CD线析出一次渗碳体Fe3CⅠ 。
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铁碳合金分类
工业纯铁
亚共析钢
过共析钢
共析钢
亚共晶白口铁
过共晶白口铁
共晶白口铁
ωc<%为工业纯铁；ωc>％为铸铁；
%<ωc<％的为碳钢。
按Fe-Fe3C系结晶的铸铁，断口呈白亮色，称为白口铸铁。
按Fe-C系结晶的铸铁，断口呈灰色，称灰口铸铁。
钢的共同点：在高温下都可以进入奥氏体单相区，
铸铁的共同点：都含有共晶体。
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种 类
分类名称
ωc(%)
室温平衡组织
铁
工业纯铁
<
铁素体；或铁素体+三次渗碳体
钢
亚共析钢
共析钢
过共析钢
~
~
先共析铁素体+珠光体
珠光体
先共析二次渗碳体+珠光体
铸铁
亚共晶白口铸铁
共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁
~
~
珠光体+二次渗碳体+莱氏体
莱氏体
一次渗碳体+莱氏体
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铁碳合金结晶过程
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片状、网状沿晶界析出的渗碳体。
或粗大铁素体中出现点状渗碳体。
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组织组成计算
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亚共析钢的组织
所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同，Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。
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过共析钢：先共析 Fe3C＋珠光体
Fe3C沿γ晶界呈网状分布，先共析二次渗碳体量：
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亚共晶白口铸铁(Wc=3%)
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过共晶白口铸铁(Wc=5%)
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铁碳合金的组织
α+P
P+Fe3CII
P
P+Fe3CII+Ld’
Fe3CI+Ld’
Ld’
α+Fe3CIII
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随着含碳量增加时，渗碳体不仅数量增加，形态和分布也发生了很大变化。（渗碳体分布在P内——网状分布在γ晶界上——形成莱氏体时，渗碳体则成了基体 。）
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含碳量对（普碳钢）力学性能的影响
硬度
WC增加，硬度增加；
强度
WC<1%时，WC增加，强度提高，在晶界上析出的二次渗碳体一般还未形成连续网状。WC>1%时，WC增加，强度降低；
塑性、韧性
WC增加，塑性、韧性