3_铁碳合金相图及应用

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1、第五章铁碳合金相图§1相图的相关概念§2铁碳合金基本相（相图构成）§3合金相图分析§4合金成分、组织与性能关系§5铁碳合金相图应用简介§1相图的相关概念1．组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物也可称为组元，如Fe3C看作一组元。2．合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，称为合金系。3．相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图，又称状态图或平衡图。§2铁碳合金基本相一.组元的性质——多晶型性纯

2、铁的同素异构转变:室温~912℃体心立方（b、c、c）称912℃~1394℃面心立方（f、c、c）称1394℃~熔点体心立方（b、c、c）称二.铁与碳构成的基本相铁素体铁素体是碳在中形成的固溶体。奥氏体奥氏体是碳在中形成的固溶体渗碳体渗碳体是铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物，分子式Fe3C，是铁碳相图中的另一个组元。三．特性点、特性线图4-1Fe-Fe3C相图§3铁碳合金相图分析一、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类二、典型铁碳合金结晶过程分析一、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类纯铁钢亚共析钢共析钢过共析钢白

3、口铸铁亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁典型铁碳合金结晶过程图图4-2二、典型铁碳合金结晶过程分析1.含碳0.01%的工业纯铁2.含碳0.77%的共析钢（合金②）3.含碳0.40%的亚共析钢（合金③）4.含碳1.2%的过共析钢（合金④）5.含碳4.3%的共晶白口铁(合金⑤）6.含碳3.0%的亚共晶白口铁(合金⑥）7.含碳5.0%的过共晶白口铁（合金⑦）1.含碳0.01%的工业纯铁图4-3工业纯铁结晶过程工业纯铁组织金相图图4-42.0.77%共析钢结晶过程图4-5共析钢结晶过程示意图共析钢金相组织图图4-63.亚共析钢

4、结晶过程图4-7亚共析钢结晶过程示意图亚共析钢组织金相图图4-84.1.2%C的过共析钢的结晶过程图4-9过共析钢的结晶过程过共析钢组织金相图图4-10铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500×(c).0.77%C珠光体500×(b)0.45%C铁素体+珠光体500×d).1.2%C铁素体+二次渗碳体500×图4-115.共晶白口铁的结晶过程图4-12共晶白口铁的结晶过程示意图共晶白口铁组织金相图图4-136.亚共晶白口铁结晶过程图4-14亚共晶白口铁结晶过程示意图亚共晶白口铁组织金相图图4-157.过共晶白口

5、铁结晶过程图4-16过共晶白口铁结晶过程示意图过共晶白口铁组织金相图图4-17§4合金成分、组织与性能关系含碳量对平衡组织的影响含碳量对铁碳合金机械性能的影响含碳量对平衡组织的影响铁碳合金随含碳量增高，其组织发生如下变化：（沿F晶界分布的基片）→共析渗碳体（分布在铁素体内的片层状）→（沿A晶界呈网状分布）→共晶渗碳体（为莱氏体的基体）→（分布在莱氏体上的粗大片状）。含碳量对平衡组织的影响图4-18含碳量对平衡组织的影响示意图含碳量对铁碳合金机械性能的影响图4-19含碳量对铁碳合金机械性能的影响§5铁碳合金相图应用简介1

6、．为选材提供成分依据2．为制定热加工工艺提供依据1．为选材提供成分依据若零件要求塑性，韧性好，如建筑结构和容器等，应选用低碳钢（0.10~0.25%C）；若零件要求强度、塑性、韧性都较好，如轴等，应选用中碳钢（0.25~0.60%C）；若零件要求硬度高、耐磨性好，如工具等，应选用高碳钢（0.6~1.3%C）。白口铁具有很高的硬度和脆性，应用很少，但因其具有很高的抗磨损能力，可应用于少数需要耐磨而不受冲击的零件，如：拔丝模、轧辊和球磨机的铁球等。2.为制定热加工工艺提供依据对铸造：确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间

7、距离估计铸造性能的好坏.对于锻造：确定锻造温度。对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。对热处理：相图更为重要，这在下面一章中详细介绍。作业题：1铁碳合金有哪三种基本相？2画出铁碳平衡相图，并标注出钢的部分在室温时的组织组成物和相组成物。