《工程材料及成形工艺基础》教案 第三章 铁碳合金相图.pdf

课题第三章铁碳合金相图

课时4课时（180min）

知识目标：

（1）了解铁碳合金的组元与基本组织

（2）掌握铁碳合金相图的分析方法

教学目标

（3）掌握铁碳合金相图在不同方面的应用

素养目标：

培养逻辑思维能力，提升自己的能力和素养

教学重点：铁碳合金的组元与基本组织，铁碳合金相图的分析方法，铁碳合金相图的应用

教学重难点

教学难点：铁碳合金的结晶过程，铁碳合金成分、组织和性能之间的关系

教学方法情景模拟法、问答法、讨论法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过主要教学内容及步骤

考勤【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

【教师】提出问题：

问题导入（1）什么是铁碳合金？其有何特点？

（2）什么是相图？相图有何作用？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】通过学生的回答，引入新知，讲解铁碳合金的组元与基本组织，铁碳合金相图分析，以及铁碳合金

相图的应用等知识

第一节铁碳合金的组元与基本组织

一、铁碳合金的组元

铁碳合金中的主要组元有纯铁和渗碳体。

（一）纯铁

纯铁的熔点为1538℃，具有同素异构转变特征。纯铁在室温下的力学性能大致为：抗拉强度

Rm180～230MPa，断后伸长率A11.330%～50%，断面收缩率Z70%～80%，布氏硬度为50～

80HBW。

（二）渗碳体

传授新知

渗碳体是由铁和碳形成的金属化合物，具有复杂的晶体结构，可用FeC表示。渗碳体的含碳量为6.69%，

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硬度很高（800HBW），脆性极大，塑性和韧性几乎为零，是一个硬而脆的组织。渗碳体的显微组织形态很多，

在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、网状、粒状等形态。渗碳体是铁碳合金中主要的强化相，其形状、数量、

大小及分布对合金的性能有很大影响。

二、铁碳合金的基本组织

在液态时，铁碳合金中的铁和碳可以无限互溶；在固态时，碳可以溶解在铁中形成固溶体，也可以与铁形

成化合物，或者形成固溶体与化合物共存的混合物。固态铁碳合金在平衡条件下的基本组织有铁素体、奥氏体、

珠光体和莱氏体。

（一）铁素体

铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号F或α表示。铁素体仍保持α-Fe的体心立方晶格。铁

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素体中碳的固溶度极小，室温时仅为0.0008%；600℃时为0.0057%；727℃时溶碳量最大，为0.0218%。

……（详见教材）

（二）奥氏体

奥氏体是碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，用符号A或γ表示。奥氏体仍保持γ-Fe的面心立方晶格。

奥氏体中碳的固溶度较大，在727℃时为0.77%；在1148℃时最大，为2.11%。

……（详见教材）

（三）珠光体

珠光体是铁素体和渗碳体组成的两相混合物，用符号P表示。珠光体中碳的质量分数为0.77%，力学性能