金相组织相图
金相组织相图
组织
V； 1\38C,温度变化时会发生同素异构转变。在9129以下为体心立方，称 a-Fc;912°C~1394°C之间为面心立方，称为丫在1394°C?1538°C(熔点)之间为体心 立方，称为5-Feo
纯铁的强度与硬度都很低,不能用作结构材料、
碳溶解于a或§ -Fe中形成的固溶体为铁素体，用a或5表示。8铁素体也叫高温 铁素体。碳在a铁素体中最大溶解度为0、()21M ,铁素体中最大溶解度为0.091 o
碳溶解于Y铁中形成的固溶体称为 氏,用Y表示。碳在奥氏体中的最大溶解度为
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F
600
400
200
23O°C.
O i i i i j i : i i i i i i
He 0.5 1 .O 1.5 2,0 2.5 3.0 3.5 A A) 4.5 5.() 5.5 6.0 G.5 6.69 Cj /%
F?e -l?e3C?木I I 图
「7 —＜亍強木目图
今次素休的丿易川沽A.皮
押性线
名 称
特性线的含义
ABCD
液相线
AB是L相等相的开始线
M是L相答丫相的开俎线
勺晶
CDRL相hFgG的开姐线
Kfi
AHJECF
ma
A"是L相士$相的终止线
勺晶
JEftLW—yffl的终止线
ECF是其晶线Lc-^「兀+Fe：C
铁碳相图
铮性点
温度
含碳量/%(质虽)
特性点的含义
A
1538
0
纯铁的熔点
B
1495
0.53
包晶转变时液相的成分
C
1148
4.3
共晶点L-(y+Fe3C),菜氏体用Ld表示
D
1227
6?69
滲股体的熔点
E
1148
2.11
碳在丫?Fe中的最大溶解度，共晶转变时y相的成分，也是钢与符 理论分界点
F
1148
6. 69
共品转变时FgC的成分
G
912
0
纯铁的同素异构转变点(A3)y?FLcrFe
H
1495
0.09
碳在S-Fe中的最大溶解度?包晶转变时5相的成分
J
1495
0.17
包晶点Lb+Sh-^ 7j
K
727
6. 69
共析转变时FqC的成分点
M
770
0
馳恢的居里点(AJ
N
1394
0
纯佚的同素异构转变点(AJ&Fl 7-Fe
0
770
0.5
含碳0?5合金的磁性转变点
1 P
727
0. 0218
碳生?-Fe中的最大溶解度，共析转变时a相的成分点，也是工业; 与钢的理论分界点
S
727
0.77
共析点Vs- ap + Fe3C(a+Fe3C),珠光体用P表示
Q
室温
<0.001
室温时碳在a?Fe中的洛解度
整个相图包含三个恒温转变:包晶，共晶、共析。
(1)在HJB水平线(1495°C)发生包晶转变:LB+6H-YJ,转变产物为奥氏体。含碳量 在0、09%(H点)?0、53%(B点)的铁碳合金发生这一转变。
⑵在ECF水平线(1148°C)发生共晶转变:LC-YE + Fe3C。转变产物为奥氏体与渗 碳体的机械混合物，称为莱氏体(Ld)。含碳量在2、11%(E点)?6、69%(Fe3C)的铁 碳合金都发生这一转变。
⑶在PSK水平线(727°C)发生共析转变:丫 s- P+Fe3Co转变产物为铁素体与渗碳 体的机械混合物，称为珠光体(P)。所有含碳量大于0、0218%的铁碳合金都发生这一 转变。
Fe-Fe3C相图中还有四条巫要的固态转变线：
(1) GS线一奥氏体中开始析出铁素体或铁素体全部转变为奥氏体的转变线,常称此 温度为A3温度。
⑵ES线一碳在奥氏体中的固溶度线,此温度常称为Acm温度。低于此温度,奥氏体 中将析出渗碳体,称为二次渗碳体记作Fe3C II，以区别液相中经CD线析出的一次渗 碳体Fe3C I o
GP线一碳在铁素体2)中的固溶度线(共析温度以上)。随着温度降低，铁素体中 含碳量升高。
PQ线一碳在铁素体(a )中的固溶度线(共析温度以下)。在727°C时,铁素体含碳量 为0、0218%,在600°C时仅为0、008%,温度下降时铁素体中将析出渗碳体。
注意：液相中析出的渗碳体为一次Fe3C ,;奥氏体中析出的渗碳体为二次渗碳 体,FsCu；铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体FeaC,,, <>
两个磁性转变的温度线:(770°C)线表示铁素体的磁性转变温度(居里温度)，常称A2温 度。230°C虚线表示渗碳体的磁性转变温度。
★含碳量小于0、0218%的铁碳合金则称为I业
★含碳量在0、0218%~2、11%的铁碳合金无共晶转变，有共析转变，称为汕。
★含碳量大于2、11%的铁碳合金有共晶反应，称为 o
铸铁根据其室温组织乂可分为三类。
亚共晶铸铁:2、11%<C%<4、3%的铁碳合金
共晶铸铁:C%=4、3%的铁碳合金
过共晶铸铁:4、3%〈C%〈6、69%的铁碳合金
钢根据其室温组织乂可分为三类。
亚共析钢:0、0218%vC%〈0、77%的铁碳合金
共析钢:C%=0、77%的铁碳合金
过共析钢:0、77%〈C%〈2、11%的铁碳合金
铁碳合金在固态下岀现的儿种基本组织：
1、 铁素体
铁素体就是碳溶解在Q-Fe中的间隙固溶体,体心立方晶格，其溶碳能力很小,常温下 仅能溶解为0、0008%的碳，在727°C时最大的溶碳能力为0、0218%。山于铁素体含 碳量很低，其性能与纯铁相似，塑性、韧性很好,伸长率45%?50%。强度、硬度较低。
2、
奥氏体就是碳洛解在Y—斤中的间隙固溶体，面心立方晶格。其溶碳能力较大，在 727°C时溶碳为0、77%,1148°C时可溶碳2、11%。奥氏体塑性好，就是绝大多数钢种 在高温下进行压力加工时所要求的组织。奥氏体没有磁性。
3、 渗碳体
渗碳体就是铁与碳形成的金属化合物，其化学式为Fe3Co渗碳体的含碳量为6、 69%,熔点为1227°C。硬度很高,塑性、韧性儿乎为零，脆性很大。在铁碳合金中有不 同形态的渗碳体。
4、 珠光体
珠光体就是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物，其形 态为铁素体与渗碳体薄层交替分布。用符号P表示，含碳量为0、77%。其力学性能
介于铁素体与渗碳体之间，决定于珠光体片层间距，即一层铁素体与一层渗碳体厚度 与的平均值。
5、莱氏体
莱氏体就是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体与渗碳体的机械混合物, 其含碳量为4、3%。当温度高于727°C时，莱氏体山奥氏体与渗碳体组成,用符号Ld 表示,成为莱氏体。在低于727°C时，莱氏体就是由珠光体与渗碳体组成,用符号Ld' 表示，称为变态莱氏体。莱氏体的基体就是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。
纯金属在凝固时，其理论凝固温度(Tm)不变。当液态金属中的实际温度低于Tm 时，就引起过冷，这种过冷称为 。在合金的凝固过程中，山于液相中溶质的分布 发生变化而改变了凝固温度，这可山相图中的液相线来确定，因此，将界面前沿液体中 的实际温度低于III溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，称为o成分过 冷能否产生及其程度取决于液一固界面前沿液体中的溶质质量浓度分布与实际温度 分布这两个因素。
就是合金凝固有别于纯金属凝固的主要特征。色成反偏析。度相差悬殊,轻者上「可O0.25 0.50 0.751 .00
就是合金凝固有别于纯金属凝固的主要特征。
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贝氏体剌贝氏体贝I共晶成上贝氏伪_ 渗碳体莎―包 下贝氏伪 间延长时一变狸变变 转转转转 品析品岛 井共倫熔变变变 转转转 岛析忌 包包令“卄卄4-y汁宀
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浮凸，而下 i板条内的
轴。
当等温时
钢中贝氏体就是铁素体与碳化物组成的两相组织，随转变温度改变与化学成分不同。
〔〔 :一个液相Li分解为一个固相与另一成分的液相L?的恒温转变。
合‘.山两个成分不同的液相Li与L2相互作用形成一个固相的转变。
空山送:曲一个固相恒温分解成一个液相与另一个固相的转变。
共忻 ' ::一定成分的固相在恒温下生成另外两个一定成分的固相的转变。
两个一定成分的固相，在恒温下转变为一个新的固相的转变。
二元系各类恒温转变图型
判断合金的热处理可能性：
1、 没有固态相变的合金只能进行消除枝晶偏析的扩散退火，不能进行热处理
2、 具有同素异构转变的合金可通过再结晶退火与正火热处理细化晶粒
3、 具有溶解度变化的合金可通过时效处理强化合金
4、 具有共析转变的合金，先加热形成固溶体相，然后快冷,则共析转变被抑制而发生性 质不同的非平衡转变，或者性能不同的组织。
奥氏体的组织通常就是由等轴状的多边形晶粒所组成,晶内常可出现 相变挛晶。
表3-1管线钢不同组织结构的基本特征
名称
符号
转变机理
基体组织形态
第二相
位错密 度
多边形
铁素体
PF
扩散型
等轴或规则的多边 形；
晶界光滑、清晰、平 直
—
低
魏氏 铁素体*
WF
扩散与切 变混合型
从晶界向晶内生长；
呈侧板条
——
低
准多边形铁素 体
QF
(MF)
块状转变
形态不规则,呈无特 征的碎片，大小参差 不齐；
边界粗糙、模糊，凸凹 不平,呈锯齿状或波 浪状。
偶尔见M-A
高
针状铁素体
粒状
贝氏体
GB(G
F)
扩散与切 变混合型
条状
（形成温度高时呈不 规则、无特征外形的 亚晶）
条间分布有粒 状或条状M-A
高
简化的Fe?Fe3C相图
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金相组织相图
金相组织相图
金相组织相图
铁素体F
碳在a-Fc中的间隙固溶体强度、
硬度低，塑性、韧性好
最大 0、0218%
奥氏体A
碳在r-Fc中的间隙固溶体
硬度低、塑性好
最大2、11%
渗碳体Fc3C
Fc与C的金属化合物
硬而脆
最大6、69%
基本相
泄义
力学性能
容碳量
AC1 -加热时
1珠光体向奥氏体转变的开始温度。
Ari -冷却时，奥氏体向珠光体转变的开始温度。
AC3 -加热时，先共析铁素体全部转变为奥氏体的终止温度。
Ar3 -冷却时，奥氏体开始析岀先共析铁素体的温度。
Accm -加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体的终止温度。
Arcm -冷却时，奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。
通常把加热时的临界温度加注下标“C”，冷却时的临界温度加注下标为r”
铁素体为均匀明亮的多边形晶粒。
、渗碳体不会被硝酸洒精溶液腐蚀，所以在显微镜下显示白亮颜色。
珠光体在高倍显微镜下可以瞧到就是条状渗碳体分布于铁素体机体上，在低倍显微镜下呈片层 状特征。
纵向取样，沿着钢材的锻轧方向进行取样。主要检验内容:非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸 变程度、塑性变形程度等。
横向取样，在垂直于钢材锻轧方向取样。主要检验内容:金属材料从表层到中心的组织、显微 组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度及热处理镀层厚 度等。
缺陷或失效分析取样，应包括零件的缺陷部分在内。例如，包括零件断裂时的断口或取裂纹 的横截而,取样时应注意不能使缺陷处在磨制时被损伤或者消失。
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