1、3.3.3亞共析鋼 二元相圖的計(jì)算 3.3.1工業(yè)純鐵 1、以含碳0.01 %的鐵碳合金為例，其冷卻曲線（如圖 3.2 ）和平衡結(jié)晶過(guò) 程如下。 合金在1點(diǎn)以上為液相L o冷卻至稍低于1點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始從L中結(jié)晶出，至2 點(diǎn)合金全部結(jié)晶為 。從3點(diǎn)起， 逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳，至4點(diǎn)全部轉(zhuǎn)變完了。4-5 點(diǎn)間A冷卻不變。自5點(diǎn)始，從A中析出F o F在A晶界處生核并長(zhǎng)大，至6點(diǎn) 時(shí)A全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕。在6-7點(diǎn)間F冷卻不變。在7-8點(diǎn)間，從F晶界析出FesGn。 因此合金的室溫平衡組織為F +Fe35。F呈白色塊狀；Fes量極少，呈 小白片狀分布于F晶界處。若忽略Fes，則組織全為F。 以上 d （5 5 P 6

2、 F+Fe e 7-8 Q I F+Fjj F+rem 時(shí)間 圖3.2工業(yè)純鐵結(jié)晶過(guò)程示意圖 3.3.2 共析鋼 2、含碳0.77%,其冷卻曲線和平衡結(jié)晶過(guò)程如圖 3.3所示。 合金冷卻時(shí)，于1點(diǎn)起從L中結(jié)晶出A，至2點(diǎn)全部結(jié)晶完了。在2-3點(diǎn)間A冷 卻不變。至3點(diǎn)時(shí)，A發(fā)生共析反應(yīng)生成P。從3點(diǎn)繼續(xù)冷卻至4點(diǎn)，P皆不發(fā) 生轉(zhuǎn)變。因此共析鋼的室溫平衡組織全部為 P，P呈層片狀。 共析鋼的室溫組織組成物也全部是P，而組成相為F和Fe3C，它們的相對(duì)質(zhì) 量為：碳含量2.116.69 % F% 6.690.77 6.69 100% 88% Fe3C% F% 12% fl 77ZF Q時(shí)間一 圖3.3

3、共析鋼結(jié)晶過(guò)程示意圖 3、以含碳0.4 %的鐵碳含金為例。 合金冷卻時(shí)，從1點(diǎn)起自L中結(jié)晶出，至2點(diǎn)時(shí)，L成分變?yōu)?.53 % C， 變?yōu)?.09 % C，發(fā)生包晶反應(yīng)生成 歸7，反應(yīng)結(jié)束后尚有多余的L。2點(diǎn)以下， 自L中不斷結(jié)晶出A，至3點(diǎn)合金全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳。在3-4點(diǎn)間A冷卻不變。從4 點(diǎn)起，冷卻時(shí)由A中析出F，F(xiàn)在A晶界處優(yōu)先生核并長(zhǎng)大，而 A和F的成分分 別沿GS和GP線變化。至5點(diǎn)時(shí)，A的成分變?yōu)?.77 % C ,F的成分變?yōu)?.0218 % C。此時(shí)A發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镻，F(xiàn)不變化。從5點(diǎn)繼續(xù)冷卻至6點(diǎn)，合金 組織不發(fā)生變化，因此 室溫平衡組織為F+P。F呈白色塊狀；P呈層片狀，

4、放 大倍數(shù)不高時(shí)呈黑色塊狀。碳含量大于 0.6 %的亞共析鋼，室溫平衡組織中 的F常呈白色網(wǎng)狀，包圍在P周?chē)?L A 上 2 以 A+F F+Fe 6 4 A+F xA 51 A 55 寧-6 時(shí)間 圖3.4亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程示意圖 含0.4 % C的亞共析鋼的組織組成物（F和P ）的相對(duì)質(zhì)量為： 應(yīng)的那一段直線碳含量0.02180.77 % 0.40.02 100% 51% ； F %151% 0.770.02； F和FesC ）的相對(duì)質(zhì)量為： 碳含量0.02186.69 % 6.690.4 100%94%； Fe3C% 194%6% 發(fā)生共析反 p% 組成相 F% 6.69 49% 由于室

5、溫下F的含碳量極微，若將F中的含碳量忽略不計(jì)，則鋼中的含碳量 全部在P中，所以亞共析鋼的含碳量可由其室溫平衡組織來(lái)估算。即根據(jù)P的含 量可求出鋼的含碳量為：C% P% 0.77 %。由于p和f的密度相近，鋼中 P和F的含量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）可以近似用對(duì)應(yīng)的面積百分?jǐn)?shù)來(lái)估算。 3.3.6亞共晶白口鑄鐵 4、以碳含量為1.2 %的鐵碳合金為例。 合金冷卻時(shí)，從1點(diǎn)起自L中結(jié)晶出A，至2點(diǎn)全部結(jié)晶完了。在2-3點(diǎn)間A 冷卻不變，從3點(diǎn)起，由A中析出Fe3C“，F(xiàn)e3C“呈網(wǎng)狀分布在A晶界上。至4點(diǎn) 時(shí)A的碳含量降為0.77 %，4-4點(diǎn)發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻，而Fe3C i不變化。在 4點(diǎn)-5點(diǎn)間冷卻時(shí)組

6、織不發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此室溫平衡組織為Fe3C“+P。在顯微鏡下， Fe3CH呈網(wǎng)狀分布在層片狀P周?chē)?圖3.5過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程示意圖 含1.2 % C的過(guò)共析鋼的組成相為F和Fe3C ; 組織組成物為Fe3C“和P，它們的相對(duì)質(zhì)量為： 1.20.77 FeC%6.690.77 100%7%；P%17%93% 3.3.5 共晶白口鑄鐵 5、以碳含量為4.3 %的鐵碳合金為例，共晶白口鑄鐵的冷卻曲線和平衡結(jié) 晶過(guò)程如圖3.6所示。 合金在1點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)，由L轉(zhuǎn)變?yōu)?高溫)萊氏體Le ( A + FesC )。在 1-2點(diǎn)間，Le中的A不斷析出Fes。 FesC與共晶FesC無(wú)界線相連，在顯微鏡下

7、無(wú)法分辨，但此時(shí)的萊氏體由A+Fe3C+FesC組成。由于FesG的析出，至2點(diǎn)時(shí) A的碳含量降為0.77 %，并發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻 ;高溫萊氏體Le轉(zhuǎn)變成低溫 萊氏體Le (P+Fe3C“+Fe3C)。從2-3點(diǎn)組織不變化。所以室溫平衡組織仍為 Le ，由黑色條狀或粒狀P和白色Fe3C基體組成(見(jiàn)圖3.12 )。 共晶白口鑄鐵的組織組成物全為 Le ，而組成相還是F和Fe3C，它們的相 對(duì)重量可用杠桿定律求出。 圖3.6共晶白口鑄鐵結(jié)晶過(guò)程示意圖 6、以碳含量為3%的鐵碳合金為例。 合金自1點(diǎn)起，從L中結(jié)晶出初生A，至2點(diǎn)時(shí)L的成分變?yōu)楹?.3 % C （ A 的成分變?yōu)楹?.11 %）,

8、發(fā)生共晶反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)e ,而A不參與反應(yīng)。在2-3點(diǎn)間 繼續(xù)冷卻時(shí)，初生A不斷在其外圍或晶界上析出 Fe3C“，同時(shí)Le中的A也析出 Fe3C“。至3點(diǎn)溫度時(shí)，所有A的成分均變?yōu)?.77 %，初生A發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變 為P ;高溫萊氏體Le也轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體Le 。在3點(diǎn)以下到4點(diǎn)，冷卻不引 起轉(zhuǎn)變。因此室溫平衡組織為P+Fe3C+Le。網(wǎng)狀Fe3CH分布在粗大塊狀P的周 圍，Le 則由條狀或粒狀P和FesC基體組成。 以上 1-2 1 2 A C 4 時(shí)間 “4 LLe 7 圖3.7亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過(guò)程示意圖 Le 亞共晶白口鑄鐵的 組成相為F和FesC。組織組成物為P、Fes。、和Le 。

9、它們 的相對(duì)質(zhì)量可以?xún)纱卫酶軛U定律求出。 先求合金鋼冷卻到2點(diǎn)溫度時(shí)初生A?.和L4.3的相對(duì)質(zhì)量： A2.11 % 4.33 432.11 L4.3通過(guò)共晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)?100%59%丄4.3%159%41% Le ,并隨后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體Le ，所以Le % =Le % L43 % = 41 % 再求3點(diǎn)溫度時(shí)（共析轉(zhuǎn)變前）由初生A2.11析出的Fe3C“及共析成分的Ao,77的相對(duì) 質(zhì)量： Fes % 2.110.77 6.690.77 59%13%； A0.77 % 6.692.11 6.690.77 59%46% 由于A。,?發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻，所以P的相對(duì)質(zhì)量就是46% 3.3.7 過(guò)共晶白口鑄鐵 過(guò)共晶白