结晶与相图铁碳合金工程材料基础知识.pptx

第四节第四节金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶w在外界条件固定的情况下，在外界条件固定的情况下，材料的性能材料的性能取决于材料内部的构取决于材料内部的构造。这种构造便是组成材料的造。这种构造便是组成材料的原子种类和分量原子种类和分量，以及它们的，以及它们的排列方式和空间分布排列方式和空间分布。习惯上将前者叫做。习惯上将前者叫做成分成分，后者叫做，后者叫做组组织结构织结构。了解金属的结构和结晶规律，对控制材料的性能、了解金属的结构和结晶规律，对控制材料的性能、正确选用材料、开发新材料有重要指导意义正确选用材料、开发新材料有重要指导意义。成分成分性能性能组织组织结构结构主要内容：主要内容：w一、金属的晶体结构一、金属的晶体结构w二、金属的结晶二、金属的结晶w三、金属铸锭的组织三、金属铸锭的组织一、金属的晶体结构一、金属的晶体结构w1纯金属的晶体结构纯金属的晶体结构（1）晶体与非晶体）晶体与非晶体固态物质按内部质点（原子或分子）排列固态物质按内部质点（原子或分子）排列的特点分为晶体与非晶体。的特点分为晶体与非晶体。晶体晶体内部质点在三维空间按一定的规律周期性地排列；内部质点在三维空间按一定的规律周期性地排列；非晶体非晶体内部质点是散乱排列的。内部质点是散乱排列的。自然界中除少数物质（如石蜡、沥青、普通玻璃、松香等）自然界中除少数物质（如石蜡、沥青、普通玻璃、松香等）外，绝大多数无机非金属物质都是晶体，一般情况下，金属及外，绝大多数无机非金属物质都是晶体，一般情况下，金属及其合金多为晶体结构。但晶体与非晶体在一定条件可相互转换，其合金多为晶体结构。但晶体与非晶体在一定条件可相互转换，（2 2）常见金属晶格类型）常见金属晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，如下图所示。体心立方晶格：如图1-13a所示，体心立方晶格的晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和立方体的中心各有一个原子。具有体心立方晶格的金属有：-Fe（温度低于912的铁）、铬（Cr）、钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、-Ti（温度在8831668的钛）等。（3）实际金属晶体结构）实际金属晶体结构晶体缺陷晶体缺陷：在实际金属晶体中，存在在实际金属晶体中，存在原子不规则排列的局部区域原子不规则排列的局部区域，这些区域称，这些区域称为晶体缺陷。按陷的几何形态，晶体缺陷为晶体缺陷。按陷的几何形态，晶体缺陷分为分为点缺陷、线缺陷和面缺陷点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。三种三种。三种晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力增大，从而提高材料的强度、硬度。增大，从而提高材料的强度、硬度。点缺陷（空位、间隙原子）：点缺陷（空位、间隙原子）：晶格中某晶格中某个原子脱离了平衡位置，形成空结点，称个原子脱离了平衡位置，形成空结点，称为为空位空位；某个晶格间隙挤进了原子，称为；某个晶格间隙挤进了原子，称为间隙原子间隙原子。空位与间隙原子周围的晶格偏离了理想空位与间隙原子周围的晶格偏离了理想晶格，即发生了晶格，即发生了“晶格畴变晶格畴变”，点缺陷的点缺陷的存在，提高了材料的硬度和强度，点缺陷存在，提高了材料的硬度和强度，点缺陷是动态变化着的，它是造成金属中物质扩是动态变化着的，它是造成金属中物质扩散的原因。散的原因。w线缺陷：线缺陷：它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的的错排错排现象。晶体中最普通的线缺陷就是现象。晶体中最普通的线缺陷就是位错位错，这种错排现象，这种错排现象是晶体内部局部滑移造成的，根据局部滑移的方式不同可以是晶体内部局部滑移造成的，根据局部滑移的方式不同，可以分别形成分别形成螺型位错和刃型位错螺型位错和刃型位错。线缺陷线缺陷w刃型位错刃型位错w效应：在位错周围，由于原子的错排使效应：在位错周围，由于原子的错排使晶格发生了畸变晶格发生了畸变，使金，使金属的属的强度提高，但塑性和韧性下降强度提高，但塑性和韧性下降。实际晶体中往往含有大量。实际晶体中往往含有大量位错，生产中还可通过冷变形后使金属位错增多，能有效地提位错，生产中还可通过冷变形后使金属位错增多，能有效地提高金属强度。高金属强度。w面缺陷（晶界、亚晶界）：面缺陷（晶界、亚晶界）：面缺陷包括晶界和亚晶界。面缺陷包括晶界和亚晶界。晶界是晶界是晶粒与晶粒之间的界面晶粒与晶粒之间的界面，另外，另外，晶粒内部晶粒内部也不是理想晶体，而也不是理想晶体，而是由位向差很小的称为嵌镶块的小块所组成，称为是由位向差很小的称为嵌镶块的小块所组成，称为亚晶粒亚晶粒，亚，亚晶粒的交界称为晶粒的交界称为亚晶界。亚晶界。w面缺陷同样使面缺陷同样使晶格产生畴变晶格产生畴变，能，能提高金属材料的强度提高金属材料的强度。细化细化晶粒晶粒可增加晶界的数量，是强化金属的有效手段，同时，细晶可增加晶界的数量，是强化金属的有效手段，同时，细晶粒的金属塑性和韧性也得到改善。粒的金属塑性和韧性也得到改善。2合金的晶体结构合金的晶体结构w合金合金：由由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的、具有金属特征的物质组成的、具有金属特征的物质称为合金。称为合金。w组元组元：组成合金最基本的、独立的单元组成合金最基本的、独立的单元称为组元。根据组元称为组元。根据组元数目的多少，可将合金分为二元合金、三元合金等。数目的多少，可将合金分为二元合金、三元合金等。w相相：合金中的相是指有相同的结构，相同的物理、化学性能，合金中的相是指有相同的结构，相同的物理、化学性能，并与该系统中其余部分有明显界面分开的均匀部分并与该系统中其余部分有明显界面分开的均匀部分。固态下只。固态下只有一个相的合金称为单相合金；由两个或两个以上相组成的合有一个相的合金称为单相合金；由两个或两个以上相组成的合金称为多相合金。合金的的相结构主要有金称为多相合金。合金的的相结构主要有固溶体和金属化合物。固溶体和金属化合物。w显微组织显微组织：在显微镜下观察到的组成相的在显微镜下观察到的组成相的种类、大小、形态和分布称为显微组织种类、大小、形态和分布称为显微组织，简称组织，因此相是组成组织的基本物质。简称组织，因此相是组成组织的基本物质。w金属的组织对金属的机械性能有很大的影响。金属的组织对金属的机械性能有很大的影响。（1）固溶体）固溶体w固溶体固溶体：固态下合金中的组元间相互溶解形成的均匀相称固态下合金中的组元间相互溶解形成的均匀相称为固为固溶体固溶体中晶格保持不变的组元称为溶体。固溶体中晶格保持不变的组元称为溶剂溶剂，因此固溶体的晶，因此固溶体的晶格与溶剂的晶格相同；其它组元称为格与溶剂的晶格相同；其它组元称为溶质溶质。w分类分类：根据溶质原子在晶格中：根据溶质原子在晶格中占据位置的不同，分为占据位置的不同，分为置换固溶置换固溶体和间隙固溶体体和间隙固溶体两类。两类。w固溶强化：固溶强化：无论形成哪种固溶体，都将无论形成哪种固溶体，都将破坏原子的规则排列破坏原子的规则排列，使，使晶格发生畸变晶格发生畸变，随着溶质原子数量的增加，晶格畸变增大。晶格，随着溶质原子数量的增加，晶格畸变增大。晶格畸变导致变形抗力增加，使固溶体的强度增加，所以获得固溶体畸变导致变形抗力增加，使固溶体的强度增加，所以获得固溶体可提高合金的强度、硬度，这种现象称为可提高合金的强度、硬度，这种现象称为固溶强化固溶强化。固溶强化是固溶强化是提高金属材料性能的重要途径之一。提高金属材料性能的重要途径之一。w（2）金属化合物）金属化合物w金属化合物金属化合物：是合金中各组元间发生相互作用而形成的具有金属特性的一是合金中各组元间发生相互作用而形成的具有金属特性的一种新相，其晶体结构一般比较复杂，而且不同于任一组成元素的晶体类型。种新相，其晶体结构一般比较复杂，而且不同于任一组成元素的晶体类型。它的组成一般可用分子式来表示，如铁碳合金中的它的组成一般可用分子式来表示，如铁碳合金中的Fe3C（渗碳体）。（渗碳体）。w金属化合物性能金属化合物性能：一般熔点高，性能硬而脆一般熔点高，性能硬而脆。当。当它呈细小颗粒均匀分布于固它呈细小颗粒均匀分布于固溶体基体上溶体基体上时，能使合金的强度、硬度、耐磨性等提高，这一现象称为时，能使合金的强度、硬度、耐磨性等提高，这一现象称为弥散弥散强化强化，因此，合金中的金属化合物是不可缺少的强化相；但由于金属化合物，因此，合金中的金属化合物是不可缺少的强化相；但由于金属化合物的塑性、韧性差，当合金中的金属化合物数量多或呈粗大、不均匀分布时，的塑性、韧性差，当合金中的金属化合物数量多或呈粗大、不均匀分布时，会降低合金的力学性能。会降低合金的力学性能。w合金的组织可以是单相固溶体，合金的组织可以是单相固溶体，但由于其强度不够高但由于其强度不够高，其应用具有局限性；，其应用具有局限性；绝大多数合金的组织是固溶体与少量金属绝大多数合金的组织是固溶体与少量金属化合物组成的混合物化合物组成的混合物。二、金属的结晶二、金属的结晶w结晶结晶：金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。1纯金属的结晶纯金属的结晶（1）冷却曲线与过冷度冷却曲线与过冷度冷却曲线：冷却曲线：是温度与时间的关系曲线，可用来描述金属的结晶规律。可是温度与时间的关系曲线，可用来描述金属的结晶规律。可通过热分析法测量绘制，其方法是使熔化通过热分析法测量绘制，其方法是使熔化后的金属液缓慢冷却，每隔一定时间记录后的金属液缓慢冷却，每隔一定时间记录下温度值，将温度下温度值，将温度T和对应时间和对应时间t绘制成绘制成T-t曲线。曲线。曲线分析：曲线分析：随时间的增加，纯金属液随时间的增加，纯金属液的温度不断下降；当冷到某一温度时，在曲线的温度不断下降；当冷到某一温度时，在曲线上出现了一个恒温的水平线段，所对应的温度上出现了一个恒温的水平线段，所对应的温度就是金属的结晶温度（或熔点），在结晶过程就是金属的结晶温度（或熔点），在结晶过程中，由于放出的结晶潜热补偿了散失的热量，中，由于放出的结晶潜热补偿了散失的热量，使温度保持恒定不变；结晶结束后，由于金使温度保持恒定不变；结晶结束后，由于金属继续散热，固态金属的温度开始下降。属继续散热，固态金属的温度开始下降。w理论结晶温度理论结晶温度：纯金属在无限缓慢的冷却条件下（即平衡状纯金属在无限缓慢的冷却条件下（即平衡状态下）的结晶温度称为理论结晶温度，用态下）的结晶温度称为理论结晶温度，用T0表示表示。w实际结晶温度实际结晶温度：实际生产中金属的冷却速度不可能是极其缓实际生产中金属的冷却速度不可能是极其缓慢的，实际测出的结晶温度称实际结晶温度，用慢的，实际测出的结晶温度称实际结晶温度，用Tn表示。表示。w过冷现象过冷现象：金属的实际结晶温度总金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，即是低于理论结晶温度，即Tn6.69%的铁碳合金脆性极大，加工困难，生产中无实用价值，的铁碳合金脆性极大，加工困难，生产中无实用价值，并且并且Fe3C（Wc=6.69%）可以作为一个独立组元。因此，仅研究）可以作为一个独立组元。因此，仅研究Wc为为0%6.69%的的Fe-Fe3C相图部分。相图部分。为便于研究，将相图左上角部分简化，为便于研究，将相图左上角部分简化，得到简化后的得到简化后的Fe-Fe3C相图。相图。1）、）、Fe-Fe3C相图的特性点相图的特性点Fe-Fe3C相图特性点相图特性点特性点温度t/Wc/%含义A15380纯铁的熔点C11484.3共晶点，LCldD12276.69渗碳体的熔点（计算值）E11482.11碳在-Fe中的最大溶解度G9120纯铁的同素异晶转变点，-Fe-FeP7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点，AsPQ6000.0057600时碳在-Fe中的溶解度2）、）、Fe-Fe3C相图的特性线相图的特性线特性线特性线名称名称含含义义ACD液相线液相线此线以上为液相（此线以上为液相（L），缓冷至液相线时，开始结晶），缓冷至液相线时，开始结晶AECF固相线固相线此线以下为固相此线以下为固相ECF共晶线共晶线发生共晶转变，生成莱氏体（发生共晶转变，生成莱氏体（Ld）。共晶反应式为：）。共晶反应式为：LcLdPSK共析线共析线A1发生共析转变，生成珠光体（发生共析转变，生成珠光体（P）.共析反应式为：共析反应式为：ASPESAcm碳在碳在-Fe中的溶解度曲线中的溶解度曲线PQ碳在碳在-Fe中的溶解度曲线中的溶解度曲线GSA3奥氏体奥氏体铁素体转变线铁素体转变线3）Fe-Fe3C相图的相区（标示于相图中）相图的相区（标示于相图中）2、相图分析要点相图分析要点：w五个重要的成份点五个重要的成份点:P、S、E、C、Fw四条重要的线四条重要的线:ECF、PSK、ES、GSw三个重要转变三个重要转变:共晶转变反应式、共析转变共晶转变反应式、共析转变反应式、包晶转变反应式、包晶转变w二个重要温度二个重要温度:1148727三、三、典型成分铁碳合金的平衡结晶过程及其组织典型成分铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的分类铁碳合金的分类：w工业纯铁、w钢、w白口铸铁。铁碳合金类别铁碳合金类别化学成分化学成分wc(%)室温平衡组织室温平衡组织工业纯铁工业纯铁00.0218F钢钢共析钢共析钢0.77P亚共析钢亚共析钢0.02180.77F+P过共析钢过共析钢0.772.11P+Fe3CII白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁4.3P+Fe3CII+ld亚共晶白口铸亚共晶白口铸铁铁2.114.3ld过共晶白口铸过共晶白口铸铁铁4.36.69ld+Fe3CIu1 1、共析钢的结晶过程及平衡组织、共析钢的结晶过程及平衡组织 结晶过程：结晶过程：液相温度以上，合金为液相；液相温度以上，合金为液相；温度降至液相线时，从液相中开始结晶出固相：温度降至液相线时，从液相中开始结晶出固相：温度降至液相线与固相线之间时，液相不断减少，温度降至液相线与固相线之间时，液相不断减少，固相不断增加固相不断增加温度降至固相线时，所有液相全部结晶成固相；温度降至固相线时，所有液相全部结晶成固相；在固相线和共析线之间，合金的成份、相结构均不在固相线和共析线之间，合金的成份、相结构均不发生变化；发生变化；降到共析温度时，固相将发生共析反应：奥氏体共降到共析温度时，固相将发生共析反应：奥氏体共析体珠光体（铁素体渗碳体），共析反应结束后，析体珠光体（铁素体渗碳体），共析反应结束后，所有的奥氏体都转变成珠光体；所有的奥氏体都转变成珠光体；从共析温度到室温，合金中的相结构（铁素体，渗从共析温度到室温，合金中的相结构（铁素体，渗碳体）及其成份基本上不再发生变化。碳体）及其成份基本上不再发生变化。到达室温后，共析成份的碳钢由两种相（铁素体，到达室温后，共析成份的碳钢由两种相（铁素体，渗碳体）构成机械混合物；渗碳体）构成机械混合物；其组织全都为共析体即珠光体构成。其组织全都为共析体即珠光体构成。室温时：相组成物为：室温时：相组成物为：F F、Fe3CFe3C共析钢显微组织C2.亚共析钢：w结晶过程：结晶过程：w液相温度以上，合金为液相；液相温度以上，合金为液相；w温度降至液相线时，从液相中开始结晶出固相温度降至液相线时，从液相中开始结晶出固相：w温度降至液相线与固相线时，液相不断减少，固相不断增加温度降至液相线与固相线时，液相不断减少，固相不断增加w温度降至固相线时，所有液相全部结晶成固相温度降至固相线时，所有液相全部结晶成固相；w在固相线和铁素体析出线之间的温度范围，合金的成份、相结构均不发在固相线和铁素体析出线之间的温度范围，合金的成份、相结构均不发生变化；生变化；w达到铁素体析出线温度时，将从达到铁素体析出线温度时，将从相中析出相中析出相铁素体；相铁素体；w在铁素体析出线和共析线之间的温度范围，从在铁素体析出线和共析线之间的温度范围，从相奥氏体中不断析出相奥氏体中不断析出相相铁素体，随温度降低，铁素体，随温度降低，相奥氏体不断减少，其成份沿铁素体析出线变化，相奥氏体不断减少，其成份沿铁素体析出线变化，析出的析出的相铁素体不断增加，其成份沿铁素体成份变化线变化；相铁素体不断增加，其成份沿铁素体成份变化线变化；w剩余剩余相发生共析反应：奥氏体珠光体（铁素体渗碳体）；相发生共析反应：奥氏体珠光体（铁素体渗碳体）；w从共析温度到室温，合金中的相结构（铁素体，渗碳体）及其成份基本上从共析温度到室温，合金中的相结构（铁素体，渗碳体）及其成份基本上不再发生变化。不再发生变化。w到达室温后，亚共析成份的碳钢由两种相（铁素体，渗碳体）构成；到达室温后，亚共析成份的碳钢由两种相（铁素体，渗碳体）构成；w其组织由两种组织构成：珠光体铁素体。其组织由两种组织构成：珠光体铁素体。w室温时：相组成物为：室温时：相组成物为：相、相、Fe3C相相20钢钢45钢钢65钢钢亚共析钢显微组织亚共析钢显微组织3、过共析钢、过共析钢过共析钢显微组织过共析钢显微组织(T12钢钢)过共析钢的结晶过程以图中（过共析钢的结晶过程以图中（3）中合金为例。冷却时与图中）中合金为例。冷却时与图中AC、.AE、.ES和和PSK线分别交于线分别交于1、2、3、4点。该合金在点。该合金在3点以上的结晶过程与共析点以上的结晶过程与共析钢的结晶过程相似。当其缓冷至钢的结晶过程相似。当其缓冷至3点时，开始从奥氏体中析出渗碳体（称此点时，开始从奥氏体中析出渗碳体（称此为二次渗碳体为二次渗碳体Fe3C），随温度的降低，二次渗碳体量逐渐增多，而剩余），随温度的降低，二次渗碳体量逐渐增多，而剩余奥氏体中的含碳量沿奥氏体中的含碳量沿ES线变化，当温度降至线变化，当温度降至4点（点（727）时，奥氏体的含）时，奥氏体的含碳量达到共析成分（碳量达到共析成分（Wc=0.77%），此时会发生共析转变，生成珠光体。因），此时会发生共析转变，生成珠光体。因此，过共析钢室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。二次渗碳体一般以网状此，过共析钢室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。二次渗碳体一般以网状形式沿奥氏体晶界分布。图中形式沿奥氏体晶界分布。图中片状或黑色组织为珠光体，白色网状组织为二片状或黑色组织为珠光体，白色网状组织为二次渗碳体。次渗碳体。4、白口铸铁的结晶过程及组织、白口铸铁的结晶过程及组织过共晶白口铁亚共晶白口铁共晶白口铁u共晶白口铸铁共晶白口铸铁室温平衡组织室温平衡组织Ldu亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁室温平衡组织由珠光体、二次渗碳体和变态莱室温平衡组织由珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体组成（氏体组成（P+Fe3C+Ld如下图所示，图中呈黑色树枝状部分为如下图所示，图中呈黑色树枝状部分为珠光体，黑色点状部分为变态莱氏体，白色基体部分为二次渗碳珠光体，黑色点状部分为变态莱氏体，白色基体部分为二次渗碳体和共晶渗碳体；体和共晶渗碳体；u过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁室温平衡组织为变态莱氏体、一次渗碳体组成室温平衡组织为变态莱氏体、一次渗碳体组成（Ld+Fe3C），如下图所示。图中基体为变态莱氏体，白色条），如下图所示。图中基体为变态莱氏体，白色条块状为一次渗碳体。块状为一次渗碳体。铁碳合金中相与组织的变化规律铁碳合金中相与组织的变化规律w根据上述分析，根据上述分析，铁碳合金随含碳量增加，其组织发生下铁碳合金随含碳量增加，其组织发生下列变化：列变化：FeCFeCFeCdLdLd+FeCw当含碳量增加时，组织中的碳化物数量增加，渗碳体的当含碳量增加时，组织中的碳化物数量增加，渗碳体的形态和分布也发生了变化：形态和分布也发生了变化：w三次渗碳体：三次渗碳体：沿晶界分布沿晶界分布w共析渗碳体：共析渗碳体：分布在铁素体内，呈片层状分布在铁素体内，呈片层状w二次渗碳体：二次渗碳体：沿奥氏体晶界分布沿奥氏体晶界分布w共晶渗碳体：共晶渗碳体：作为莱氏体的基体作为莱氏体的基体w一次渗碳体：一次渗碳体：作为基体，粗大枝晶状作为基体，粗大枝晶状四、碳的质量分数对力学性能的影响四、碳的质量分数对力学性能的影响组织组成物组织组成物（Mpa）硬度硬度Ak(J)铁素体（铁素体（）渗碳体渗碳体 珠光体珠光体 w铁碳合金的力学性能决定于铁素体与渗碳体的相对量铁碳合金的力学性能决定于铁素体与渗碳体的相对量及它们的相对分布状况。及它们的相对分布状况。当碳的质量分数当碳的质量分数Wc0.9%时，时，随碳的质量分数的继随碳的质量分数的继续增加，硬度仍然增加，而强度开始明显下降，塑性、续增加，硬度仍然增加，而强度开始明显下降，塑性、韧性继续降低。原因是钢中的二次渗碳体沿晶界析出韧性继续降低。原因是钢中的二次渗碳体沿晶界析出并形成完整的网络。导致了钢脆性的增加。并形成完整的网络。导致了钢脆性的增加。为保证钢有足够的强度和一定的塑性及韧性，机械工为保证钢有足够的强度和一定的塑性及韧性，机械工程中使用的钢其碳质量分数一般不大于程中使用的钢其碳质量分数一般不大于1.4%。Wc2.11%的白口铸铁，的白口铸铁，由于组织中渗碳体量太多，由于组织中渗碳体量太多，性能硬而脆，难以切削加工，在机械工程中很少直接性能硬而脆，难以切削加工，在机械工程中很少直接应用。应用。铁碳合金力学性能铁碳合金力学性能与含碳量关系与含碳量关系碳的质量分数对力学性能的影响碳的质量分数对力学性能的影响五、五、Fe-Fe3C相图的应用相图的应用1、在钢铁材料选材方面的应用、在钢铁材料选材方面的应用Fe-Fe3C相图揭示了铁碳合金的组织随成分变化的规律，相图揭示了铁碳合金的组织随成分变化的规律，由此可以由此可以判断出钢铁材料的力学性能，以便合理地选择钢铁判断出钢铁材料的力学性能，以便合理地选择钢铁材料材料。例如：。例如：w用于用于建筑结构建筑结构的各种型钢需要塑性、韧性好的材料，应选用的各种型钢需要塑性、韧性好的材料，应选用Wc0.25%的钢材。的钢材。w机械工程中的机械工程中的各种零部件各种零部件需要兼有较好强度、塑性和韧性的材需要兼有较好强度、塑性和韧性的材料，应选用料，应选用Wc=0.30%0.55%范围内的钢材。范围内的钢材。w而各种而各种工具却需要硬度工具却需要硬度高，耐磨性好的材料，则多选用高，耐磨性好的材料，则多选用Wc=0.70%1.2%范围内的高碳钢。范围内的高碳钢。2、在制订热加工工艺方面的应用、在制订热加工工艺方面的应用w（1）在铸造）在铸造(焊接焊接)方面的应用方面的应用从从FeFe3C相图可以看出，共晶相图可以看出，共晶成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造性能。因此，性能。因此，铸造生产中多选用接铸造生产中多选用接近共晶成分近共晶成分的铸铁的铸铁。根据。根据Fe-Fe3C相图可以确定相图可以确定铸造的浇注温度铸造的浇注温度，一般在液相线以上，一般在液相线以上50100，铸钢（铸钢（Wc=0.15%0.6%）的熔化温度和浇注温度要）的熔化温度和浇注温度要高得多，其铸造性能较差，铸造工艺比铸铁的铸造工艺复杂。高得多，其铸造性能较差，铸造工艺比铸铁的铸造工艺复杂。w（2）在锻压加工方面的应用）在锻压加工方面的应用由由Fe-Fe3C相图可知相图可知钢在高温时处钢在高温时处于于奥氏体状态奥氏体状态，而奥氏体的强度较低，塑性好，有利于进行塑性，而奥氏体的强度较低，塑性好，有利于进行塑性变形变形。因此，。因此，钢材的锻造、轧制（热轧）等均选择在单相奥氏体钢材的锻造、轧制（热轧）等均选择在单相奥氏体的适当温度范围内进行。的适当温度范围内进行。w（3）在热处理方面的应用）在热处理方面的应用Fe-Fe3C相图对于制订热处理工艺有相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。着特别重要的意义。热处理常用工艺如退火、正火、淬火的加热热处理常用工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是根据温度都是根据Fe-Fe3C相图确定的相图确定的。这将在后面节中详细阐述。这将在后面节中详细阐述。