第五章铁碳相图
§ 5.1 铁、碳及其合金相（ 1）
一、纯铁 具有同素异构转变
-Fe -Fe-Fe?液相 L
二、碳在铁中的固溶体
碳在?-Fe中形成的固溶体称为铁素体，
以?或 F表示，晶格为 b.c.c.
碳在?-Fe 中形成的固溶体称为奥氏体，
以?或 A表示，晶格为 f.c.c.
碳在?-Fe中形成的固溶体也称为铁素体
（?铁素体或高温铁素体），以?表示，
晶格为 b.c.c.
§ 5.1 铁、碳及其合金相（ 2）
共同性能特点：硬度低、塑性高三、渗碳体
铁和碳形成的间隙化合物，分子式 Fe3C
以 Cm表示
性能：熔点高，硬度 HB800，强度低，
塑韧性差，为硬脆相
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 1）
1.液相线 ABCD,固相线 AHJECFD
2.单相区五个,液相区 L,? 固溶体区,奥氏体区 (?或 A),铁素体区 (?或 F)，渗碳体区
(Fe3C或 Cm)
3.双相区七个
4.等温转变水平线三条
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 2）
包晶转变 HJB水平线,
LB+?H J,自由度 f=0,
含碳量在 0.09-0.53%均发生包晶转变
共晶转变 ECF水平线
Lc E+ Fe3C,自由度 f=0,莱氏体 Ld
含碳量在 2.11-6.69%均发生共晶转变
共析转变 PSK水平线
SP+ Fe3C,自由度 f=0,珠光体 P
含碳量 >0.0218%均发生共析转变
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 3）
5,固态转变线三条
ES线,碳在 奥氏体中的饱和溶解度曲线,
随温度降低,析出二次渗碳体 Fe3CII
GS线,
PQ线,碳在铁素体 中的饱和溶解度曲线,
随温度降低,析出三次渗碳体 Fe3CIII
6.相图中的特性点
§ 5.3 铁碳合金平衡结晶过程 1
根据合金成分和组织的不同,可分为三类,
工业纯铁,含碳 <0.0218%
碳钢,含碳 0.0218 -2.11%,可分为三种,
亚共析钢,含碳 0.0218 -0.77%
共析钢,含碳 0.77%
过共析钢,0.77- 2.11%
白口铸铁,含碳 2.11-6.69%,可分为三种,
亚共晶白口铁,含碳 2.11-4.3%
共晶白口铁,含碳 4.3%
过共晶白口铁,含碳 4.3-6.69%
§ 5.3 铁碳合金平衡结晶过程 2
典型铁碳合金的平衡结晶过程,
工业纯铁
共析钢 (含碳 0.77%)
亚共析钢 (含碳 0.4%)
过共析钢 (含碳 1.2%)
共晶白口铁
亚共晶白口铁 (含碳 3.0%)
过共晶白口铁 (含碳 5.0%)
对铁碳合金相图按组织进行分区
§ 5.4 碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响 (1)
成分?组织?性能一、含碳量对平衡组织的影响室温下，铁碳合金均由?+ Fe3C两相组成随含碳量不同，可分为七个典型组织区
§ 5.4 碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响 (2)
二,含碳量对机械性能的影响
珠光体 P：为 F+Fe3C的混合物，呈层片状，
由于 Fe3C的强化作用，珠光体性能较好；
亚共析钢：由 F+P组成，随碳量增加，珠光体量增加，强度性能?
过共析钢,P+ Fe3CII组成，当含碳量?1%，
Fe3CII断续分布在晶界处，强度性能?；
当含碳量 >1%,Fe3CII呈网状分布在晶界处，强度性能?
莱氏体：硬而脆
§ 5.1 铁、碳及其合金相（ 1）
一、纯铁 具有同素异构转变
-Fe -Fe-Fe?液相 L
二、碳在铁中的固溶体
碳在?-Fe中形成的固溶体称为铁素体，
以?或 F表示，晶格为 b.c.c.
碳在?-Fe 中形成的固溶体称为奥氏体，
以?或 A表示，晶格为 f.c.c.
碳在?-Fe中形成的固溶体也称为铁素体
（?铁素体或高温铁素体），以?表示，
晶格为 b.c.c.
§ 5.1 铁、碳及其合金相（ 2）
共同性能特点：硬度低、塑性高三、渗碳体
铁和碳形成的间隙化合物，分子式 Fe3C
以 Cm表示
性能：熔点高，硬度 HB800，强度低，
塑韧性差，为硬脆相
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 1）
1.液相线 ABCD,固相线 AHJECFD
2.单相区五个,液相区 L,? 固溶体区,奥氏体区 (?或 A),铁素体区 (?或 F)，渗碳体区
(Fe3C或 Cm)
3.双相区七个
4.等温转变水平线三条
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 2）
包晶转变 HJB水平线,
LB+?H J,自由度 f=0,
含碳量在 0.09-0.53%均发生包晶转变
共晶转变 ECF水平线
Lc E+ Fe3C,自由度 f=0,莱氏体 Ld
含碳量在 2.11-6.69%均发生共晶转变
共析转变 PSK水平线
SP+ Fe3C,自由度 f=0,珠光体 P
含碳量 >0.0218%均发生共析转变
§ 5.2 Fe- Fe3C相图分析（ 3）
5,固态转变线三条
ES线,碳在 奥氏体中的饱和溶解度曲线,
随温度降低,析出二次渗碳体 Fe3CII
GS线,
PQ线,碳在铁素体 中的饱和溶解度曲线,
随温度降低,析出三次渗碳体 Fe3CIII
6.相图中的特性点
§ 5.3 铁碳合金平衡结晶过程 1
根据合金成分和组织的不同,可分为三类,
工业纯铁,含碳 <0.0218%
碳钢,含碳 0.0218 -2.11%,可分为三种,
亚共析钢,含碳 0.0218 -0.77%
共析钢,含碳 0.77%
过共析钢,0.77- 2.11%
白口铸铁,含碳 2.11-6.69%,可分为三种,
亚共晶白口铁,含碳 2.11-4.3%
共晶白口铁,含碳 4.3%
过共晶白口铁,含碳 4.3-6.69%
§ 5.3 铁碳合金平衡结晶过程 2
典型铁碳合金的平衡结晶过程,
工业纯铁
共析钢 (含碳 0.77%)
亚共析钢 (含碳 0.4%)
过共析钢 (含碳 1.2%)
共晶白口铁
亚共晶白口铁 (含碳 3.0%)
过共晶白口铁 (含碳 5.0%)
对铁碳合金相图按组织进行分区
§ 5.4 碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响 (1)
成分?组织?性能一、含碳量对平衡组织的影响室温下，铁碳合金均由?+ Fe3C两相组成随含碳量不同，可分为七个典型组织区
§ 5.4 碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响 (2)
二,含碳量对机械性能的影响
珠光体 P：为 F+Fe3C的混合物，呈层片状，
由于 Fe3C的强化作用，珠光体性能较好；
亚共析钢：由 F+P组成，随碳量增加，珠光体量增加，强度性能?
过共析钢,P+ Fe3CII组成，当含碳量?1%，
Fe3CII断续分布在晶界处，强度性能?；
当含碳量 >1%,Fe3CII呈网状分布在晶界处，强度性能?
莱氏体：硬而脆
