材料成型技术1.3

《材料成型技术1.3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.3铁碳合金铁碳合金：以铁为基体，有不同碳含量的合金，称为铁碳合金。铁碳合金是工业上应用最广泛的合金。1.3.1铁碳合金的基本组织（1）.铁碳合金中，固态时可形成固溶体、化合物、机械混合物（2）.铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。（3）.纯铁：熔点1538℃，有同素异构转变；碳：在铁碳合金中的存在形式有固溶体、金属化合物、石墨。1.铁素体铁素体：即α-Fe铁中溶入碳元素构成的固溶体，用符号F或α表示。它仍保持溶剂α-Fe的的体心立方晶格结构。由于α-Fe内原子间的空隙比较小，故溶碳能力极小，在727℃时溶碳能力达到最大，其碳

2、的质量分数为0.02%。随着温度下降，溶碳量逐步减少，在室温时只能溶解微量。力学性能：强度、硬度低，塑性、韧性好。2.奥氏体奥氏体：即(γ-Fe)中溶入碳元素构成的固溶体，用符号A或γ表示。它仍保持γ-Fe的晶体结构。由于γ-Fe内原子间的空隙比α-Fe大，故溶碳能力也较大，在1148℃时的碳的质量分数可达2.11%。力学性能：具有一定的强度，塑性很好。易锻压成形。3.渗碳体渗碳体:化学式为Fe3C的金属化合物。渗碳体中碳的质量分数为6.69%,晶格结构复杂。渗碳体属于正交晶系，点阵常数为:a=0.4524nm，b=0.5089nm，c=0.6743n

3、m。渗碳体晶胞内含有12个铁原子和4个碳原子，符合Fe∶C=3∶1的关系。力学性能：硬度很高(HV=950~1050)，而塑性极差，不能单独应用，在铁碳合金中起强化作用。图1-12渗碳体晶格4.珠光体(金相组织)珠光体:铁素体薄层(片)与渗碳薄层(片)交替重叠组成的共析组织,用符号P表示,其碳的质量分数为0.77％。珠光体通常是由奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体形成的。力学性能：介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,塑性较差。5.莱氏体(金相组织)莱氏体:即铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体(或其转变产物)与渗碳体组成的共晶组织，属于机械混合物，其碳的质量分数为4

4、.3%。莱氏体通常在高温下由奥氏体和渗碳体组成，727℃以下由珠光体和渗碳体组成,分别用符号Ld和L’d表示。力学性能：与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差。1.3.2铁碳相图铁碳相图：是用纵坐标表示温度,横坐标表示碳的量分数的铁碳合金不同相的平衡图,如图1-13所示。用途：铁碳相图是用实验方法作出的,是研究钢和铸铁的成分、温度与组织之间关系的重要工具，是选材和制定钢铁材料铸造、锻造和热处等热加工工艺的基本依据。图1-13铁碳相图1.铁碳相图及其各成分组织示意图符号温度℃含碳量%(重量)特性A15380纯铁的熔点C11484.3共晶反应点D12276.69

5、渗碳体的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69渗碳体G9120α-Fe与γ-Fe同素异晶转变点K7276.69渗碳体N13940γ-Fe与δ-Fe同素异晶转变点P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析反应点Q6000.008600℃时碳在α-Fe中的最大溶度表1－1相图中主要特性点的含义2.铁碳合金的分类及室温组织（１）工业纯铁即w(C)≤0.0218%的铁碳合金。室温组织：为铁素体和极少量的三次渗碳体。(2)钢钢：即0.0218%

6、、亚共析钢和过共析钢三类。1)共析钢即W(C)=0.77%,室温组织为珠光体。2)亚共析钢即W(C)<0.77%,室温组织为珠光体和铁素体。3)过共析钢即W(C)>0.77%,室温组织为珠光体和二次渗碳体。(3)白口铸铁即2.11%4.3%，室温组织为莱氏体（Ｌ

7、’d）和一次渗碳体。3.典型铁碳合金的结晶过程(1)共析钢结晶过程动画演示L→L+A→A→P（F+Fe3C）(2)亚共析钢结晶过程动画演示L→L+A→A→A+F→P+F(3)过共析钢结晶过程动画演示L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ(4)共晶白口铸铁结晶过程动画演示L→Ld（A+Fe3C）→Ld（A+Fe3C+Fe3CⅡ）→L’d（P+Fe3C+Fe3CⅡ）(5)亚共晶白口铸铁结晶过程动画演示L→L+A→Ld+A→Ld+A+Fe3CⅡ→L’d+P+Fe3CⅡ(6)过共晶白口铸铁结晶过程动画演示L→L+Fe3CⅠ→Ld+Fe3CⅠ→L’d+F

8、e3CⅠ1.3.3碳对铁碳合金组织和性能的影响（1）当w(c)<0.9%时，随着含碳量的增加，