工程材料学第4章 Fe-C合金.ppt

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1、工程材料学第四章铁碳合金第四章铁碳合金(Iron–CarbonAlloy)Fe–C相图的基础知识。形成Fe-Fe3C相图组元和基本组织的结构与性能。Fe-Fe3C相图的建立与分析。碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。Fe-Fe3C相图的应用。铁碳合金的生产及分类。金属的同素异构转变纯铁的同素异构(allomorph)转变反应式:第一节Fe-C相图的基础知识1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe纯铁的冷却曲线1394℃1534℃10006008001200温度时间1600150050070090011001

2、3001400912℃δ-Feα-Feγ-Feα–Fe在700度（居里温度）发生磁性转变，即在该温度以上磁性消失，不属相变工业纯铁力学性能特点：强度、硬度低，塑性、韧性好抗拉强度σb=180-230MPa,伸长率δ≈30-50%，断面收缩率Ψ=70-90%，冲击韧度αK=160-200J/cm2,硬度50-80HB第一节Fe-C相图的基础知识1.铁与碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。2.稳定的化合物可以作为一个独的组元。3.Fe–C二元相图。Fe–C二元相图Fe3CFe2CFeC温度FeC(6.69%C)Mg–Si合

3、金相图第二节形成Fe-Fe3C相图组元和基本组织的结构与性能一.组元*铁(ferrite)*渗碳体(Cementite)二.基本组织1.铁素体(F)(Ferrite)碳溶于α–Fe中形成的间隙固溶体。铁素体组织金相图2.奥氏体(A)---Austenite碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体组织金相图3.渗碳体(Fe3C)---Cementite铁与碳形成的金属化合物。特点：硬、脆σb=30MPa,δ≈0%，Ψ≈0%，αK≈0J/cm2,硬度800HB渗碳体组织金相图4.珠光体(P)---Pearite铁素体和渗碳体组成的机械混

4、合物。5.莱氏体(Ld)---Ledeburite奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。第三节Fe-Fe3C相图的建立与分析一.Fe-Fe3C相图的建立包晶反应相图共晶反应相图共析反应相图Fe-Fe3C相图FeT°Fe3CFe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶

5、相图共析相图匀晶相图Fe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡKFe-Fe3C相图二.Fe-Fe3C相图的分析五个重要的成份点:P、S、E、C、K。四条重要的线:EF、ES、GS、FK。三个重要转变:包晶转变反应式、共晶转变反应式、共析转变反应式。二个重要温度:1

6、148℃、727℃。1.包晶转变反应式:LB+HAJ1495℃3.共析转变反应式:AS(FP+Fe3C)P727℃2.共晶转变反应式:LC(AE+Fe3C)Le1148℃三.典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁(ingotiron)共析钢(eutectoidsteel)亚共析钢(hypoeutectoidsteel)过共析钢(hypereutectoidsteel)共晶白口铁(eutectoidwhiteiron)亚共晶白口铁(hypoeutectoidwhiteiron)过共晶白口铁(hypereutectoidwhiteiron)

7、1.工业纯铁(Wc<0.0218%)工业纯铁组织金相图2.共析钢(Wc=0.77%)共析钢组织金相图3.亚共析钢(Wc=0.45%)亚共析钢组织金相图4.过共析钢(Wc=1.2%)过共析钢组织金相图5.共晶白口铁(Wc=4.3%)共晶白口铁组织金相图6.亚共晶白口铁(Wc=3.0%)亚共晶白口铁组织金相图7.过共晶白口铁(Wc=5.0%)过共晶白口铁组织金相图组织组成物:F;Fe3CF;P0.77-0.45F=100%=43%0.77-0.020.45-0.02P=100%=57%0.77-0.02相组成物:6.69-0.45F=

8、100%=94%6.69-0.02P=1–WF=57%Fe3C=1-WF=6%0.020.450.776.69第四节碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响碳的质量分数对平衡组织的影响。碳的质量分数对力学性能的影响。碳