组元

铁：熔点1538℃，塑性好，强度硬度极低，在结晶过程中存在着同素异晶转变。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。

                                                                   a-Fe 、g-Fe、δ- Fe 

碳：在Fe－Fe₃C相图中，碳有两种存在形式：一是以间隙固溶体形式存在；二是以化合物Fe₃C形式存在。

      ♦  铁素体：碳溶于Fe-a中形成的间隙固溶体称为铁素体，用 a或者F表示，为体心立方晶格结构。塑       性好，强度硬度低。

      ♦  奥氏体：碳溶于Fe-g中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用 g或者A表示，为面心立方晶格结构。         塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性。

      ♦  渗碳体Fe₃C：晶体结构复杂，含碳量6.69％，熔点高，硬而脆，几乎没有塑性。

  渗碳体对合金性能的影响：

   ♦  渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。

   ♦  对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关：

                 ①  以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度；

                 ②  以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。

相

两相机械混合物

    ♦  珠光体：铁素体与渗碳体的两相混合物，强度、硬度及塑性适中。

    ♦  莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物；室温下为珠光体与渗碳体的混合物，又硬又脆。

铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体为铁碳合金中的基本组织，是铁碳合金中的组织组成物。

组织组成物：指构成显微组织的独立部分，可以是单相，也可以是两相或多相混合物。

显微组织：指在金相显微镜下所观察到的金属及合金内部的微观形貌，包括相和晶粒的形态、大小、分布等。

相图中的主要特性点

               P、S、E、C、K

相图中的主要特性线

ACD线为液相线， AECF线为固相线。

ECF线为共晶线，温度为1148℃。

PSK 线为共析线，又称A₁线，温度为727℃。

ES线是碳在γ-Fe中的溶解度曲线，又称Acm线。

GS线，又称A₃线。是冷却时由奥氏体中析出铁素体的开始线。PQ线是碳在α-Fe中的固态溶解度曲线。

相图中的相区

从相图分析步骤引入：

  ♦  单相区（4个＋1个）： L、δ、A、F 、（＋ Fe₃C）

♦  两相区（7个）：L + δ、L + Fe₃C、L + A、 δ+ A 、A+  F 、A  +  Fe₃C、F + Fe₃C。

碳含量对平衡组织的影响

其室温组织变化情况如下：

                               F+P→P→P+Fe₃C_Ⅱ→P+Fe₃C_Ⅱ+Ld′→Ld′→Ld′+Fe₃C_Ⅰ

含碳量对力学性能的影响

含碳量对钢力学性能的影响

钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着含碳量的增加，钢的强度、硬度直线上升，而塑性、韧性不断下降；

当钢中碳的质量分数大于0.9%时，因网状渗碳体的存在，不仅使钢的塑性、韧性进一步降低，而且强度也明显下降。

共析钢的结晶过程及组织

                                                     L→L＋ A→P

强调分析方法

在共析温度下，珠光体中铁素体与渗碳体的相对重量可用杠杆定律计算：

珠光体中铁素体和渗碳体呈片层状交替排列的情况。 

亚共析钢的结晶过程及组织

                                                        L→L＋ A→F＋A→F＋P

wc =0.45%的亚共析钢在727℃温度下，其组织中铁素体和珠光体的相对量可用杠杆定律计算：

过共析钢的结晶过程及组织

                       L→L＋ A→Fe₃C_Ⅲ＋A→Fe₃C_Ⅲ＋P

wc =1.2%的过共析钢室温组织珠光体和二次渗碳体的相对量可用杠杆定律计算：

所有过共析钢的室温组织都是由珠光体和二次渗碳体组成。只是随着合金中含碳量的增加，组织中网状二次渗碳体的量增多。过共析钢的显微组织如图4.9所示。图中层片状黑白相间的组织为珠光体，白色网状组织为二次渗碳体。       

过共析钢的显微组织（500×） 

共晶白口铁的结晶过程及组织

                                                           L→Ld→Ld′

共晶白口铁的显微组织如图所示。图中黑色部分为珠光体，白色基体为渗碳体。

共晶白口铁的显微组织（125×）

亚共晶白口铁的结晶过程及组织

                                       L→A+Ld→A+ Fe₃C_Ⅱ+ Ld→P+Fe₃C_Ⅱ+Ld′ 

图中黑色块状或呈树枝状分布的为由初生奥氏体转变成的珠光体，基体为变态莱氏体。组织中的二次渗碳体与共晶渗碳体连在一起，难以分辨。

 亚共晶白口铁的显微组织（125×）

过共晶白口铁的结晶过程及组织

                                                L→Fe₃C_Ⅰ+Ld+→Fe₃C_Ⅰ+Ld′

 过共晶白口铁的显微组织（125×）