机械基础 教学课件 作者 常新中 主编1-3.ppt

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1、1.3铁碳合金1.1.1铁碳合金的基本组织1.1.2Fe-Fe3C状态图1.1.3典型铁碳合金的组织转变1.1.4含碳量对碳素钢性能的影响1.1.5Fe-Fe3C状态图的应用小结作业1.3铁碳合金教学重点含碳量队铁碳合金全室温组织和性能的影响。教学难点简化的Fe-Fe3C状态图特征线。本节课重点与难点1.3.1铁碳合金的基本组成铁素体碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。铁素体保持α-Fe的体心立方晶格结构。奥氏体碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。奥氏体保持γ-Fe

2、的面心立方晶格结构。渗碳体渗碳体是铁和碳所形成的具有复杂晶格结构的间隙化合物，用分子式Fe3C表示，碳的质量分数为6.69%。珠光体珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，常用符号P表示。珠光体中碳的质量分数平均值为wC=0.77%，其力学性能介于铁素体与渗碳体之间，综合性能良好。1.3铁碳合金1.3铁碳合金1.3.1铁碳合金的基本组成莱氏体莱氏体是wC=4.3%的铁碳合金，缓慢冷却到1148℃时从液相中同时结晶出由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，这种混合物称为高温莱氏体，用符号Ld表示。冷却到727℃时，奥氏体将

3、转变为珠光体，所以室温下莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为变态莱氏体，用符号Ldˊ表示。1.3.2Fe-Fe3C状态图铁碳合金相图的组成一般所说的铁碳合金相图，均指的是Fe-Fe3C相图如图所示。图中纵座标为温度，横座标为碳的质量分数。1.3铁碳合金1.3.2Fe-Fe3C状态图Fe-Fe3C相图分析1、Fe-Fe3C相图中各特性点的温度碳的含量及其含义符号温度/℃含碳量（%）说明A15380纯铁的熔点或结晶温度C11484.3共晶点，LcA+Fe3CD12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最

4、大溶解度G9120纯铁的同素异构转变点α-Feγ-FeP7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点ASFe+Fe3CFe-Fe3C相图中的特性点1.3铁碳合金1.3.2Fe-Fe3C状态图Fe-Fe3C相图的分析2、Fe-Fe3C相图中各特性线及其含义Fe-Fe3C相图中的特性线特性线含义ACD液相线AECF固相线GS常称A3线。冷却时，从奥氏体中结晶出铁素体的开始线ES常称Acm线。碳在奥氏体中的溶解度曲线ECF共晶线PSK共析线，又称A1线1.3.3铁碳合金的组织转变铁碳合金分类1.3铁

5、碳合金1.3铁碳合金1.3.3铁碳合金的组织转变铁碳合金的结晶过程及组织转变几种典型铁碳合金结晶过程中的组织转变规律1、共析钢图中合金Ⅰ为wC=0.77%的共析钢。当其温度降到1点时，开始从液相中析出奥氏体，降至2点时液相全部结晶成与原合金成分相同的奥氏体，冷却到3点（727℃）时，发生共析转变，即AS→P（F+Fe3C），共析产物为珠光体，共析钢的组织转变过程如下图所示1.3铁碳合金1.3.3铁碳合金的组织转变铁碳合金的结晶过程及组织转变2、亚共析钢合金Ⅱ为wc=0.4%的亚共析钢。在3点以上部分合金的冷却过程与

6、合金Ⅰ相似，当冷却到3点再继续冷却时，开始有铁素体析出并不断增多，奥氏体不断减少，铁素体、奥氏体含碳量分别沿GP、GS线变化。当温度降至与PSK线相交的4点温度（727℃）时，奥氏体wc=0.77%，即发生共析反应，奥氏转变成珠光体。4点温度以下，组织不再发生改变。因此，亚共析钢冷却到室温的显微组织是铁素体和珠光体，其组织转变过程如图下图所示。亚共析钢组织亚共析钢的组织转变过程1.3铁碳合金1.3.3铁碳合金的组织转变铁碳合金的结晶过程及组织转变3、过共析钢合金Ⅲ为wc=1.20%的过共析钢，在1到3点温度间合金的

7、冷却结晶过程与合金Ⅰ相似，当合金冷却到与ES线相交于3点时，奥氏体中含碳量达到饱和而开始析出二次渗碳体，并沿奥氏体晶界呈网状分布。当温度降至4点时，奥氏体wc达到0.77%即发生共析反应，转变成珠光体。4点以下至室温组织不再发生改变。过共析钢的组织转变过程如图下图所示过共析钢的组织转变过程过共析钢组织1.3铁碳合金1.3.3铁碳合金的组织转变铁碳合金的结晶过程及组织转变4、共晶白口铸铁合金Ⅳ为wc=4.3%的共晶白口铸铁，当其冷却到1点，将发生共晶转变，形成高温莱氏体组织即LC→Ld(AE+Fe3C)，随着温度继续

8、下降，奥氏体成分沿着ES线变化，从中析出二次渗碳体。当温度降至2时，奥氏体开始发生共析转变，形成珠光体。所以，共晶白口铁室温组织是由珠光体、二次渗碳体和共晶渗碳体组成的混合物，又称之为变态莱氏体，其组织转变过程如图下图所示共晶白口铸铁组织转变过程白口铸铁组织1.3铁碳合金1.3.4含碳量对碳素钢性能的影响含碳量对铁碳合金组织的影响铁碳合金的成分、组织和性能之