铁碳合金(材料第四章).ppt

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1、第三节铁碳合金相图铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。第一节纯铁、铁碳合金的组织结构及其性能一、纯铁的同素异构转变1、铁的同素异构转变铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394℃912℃-Fe⇄-Fe⇄-Fe同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度变化而变化的现象称同素异构转变（或重结晶）。同素异构转变属于相变之一—固态相变。纯铁的同素异构转变-Fe、

2、-Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方结构(FCC)。都是铁的同素异构体。-Fe-Fe2、固态转变的特点⑴形核一般在某些特定部位发生（如晶界、晶内缺陷、特定晶面等）。⑵由于固态下扩散困难，因而过冷倾向大。⑶固态转变伴随着体积变化，易造成很大内应力。二、室温平衡状态下铁碳合金组织中基本组成物及机性不同而不同，600℃时为0.006%，室温下仅为0.0008%,727℃时最大达0.02%，是体心立方间隙固溶体。性能：F叫工业纯铁，韧性很好，延伸率δ=45~50%，强度和硬度均不高，σb=250MPa，HB＝80。晶粒为均匀明亮的多边形。铁素体⒈组元：Fe、

3、Fe3C⒉组成物：⑴铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。α-Fe溶解Ｃ的能力很小，随温度的⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。性能：强度低、塑性好，钢材热加工都在区进行。碳钢室温组织中无奥氏体.奥氏体⑶渗碳体：是Fe和Ｃ形成的稳定化合物，含Ｃ量为6.69%，具有复杂的晶格，用Fe3C表示。性能：Fe3C硬度高(HB约800)、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零，其形状可以是片状、网状和粒状.Fe3C是一个亚

4、稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨钢中的渗碳体（４）、P：F和Fe3C组成的机械混合物。性能：其性能介于F和Fe3C之间，（５）、Ld(或Le)：A和Fe3C组成的机械混合物，它只在高温(>727℃)存在，在727℃以下，Ld是由P＋Fe3C组成，用Ld`表示。性能：Ld`与Fe3C相似，HB>700，塑性差。铁碳合金相图：是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工

5、、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.第二节铁碳合金相图的分析一、概述⒈特征点⇄⇄⇄⇄⇄LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++⒉特征线⑴液相线—ABCD，固相线—AHJECF⑵三条水平线：HJB：包晶线LB+δH⇄JECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Le（或Ｌd)表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线S⇄FP+Fe3C共析转变的产物是与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C珠光体的组织特点是两相呈片层相间

6、分布,性能介于两相之间。PSK线又称A1线。⑶其它相线GS,GP—⇄固溶体转变线,GS又称A3线。HN,JN—δ⇄固溶体转变线，ES—碳在-Fe中的固溶线。又称Acm线。PQ—碳在-Fe中的固溶线。⑶三个三相区：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三条水平线⒊相区⑴五个单相区：L、、、、Fe3C⑵七个两相区:L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C二、工业纯铁、钢和白口铸铁结晶过程分析⑵钢(0.0218~2.11%C)高温组织为单相①亚共析钢(0.0218~0.77%C)②共析

7、钢(0.77%C)③过共析钢(0.77~2.11%C)铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁(<0.0218%C)组织为单相铁素体。亚共析钢共析钢过共析钢共晶白口铁过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁⑶白口铸铁(2.11~6.69%C)铸造性能好,硬而脆①亚共晶白口铸铁(2.11~4.3%C)②共晶白口铸铁(4.3%C)③过共晶白口铸铁(4.3~6.69%C)㈠工业纯铁的结晶过程合金液体在1-2点间转变为，3-4点间→，5-6点间→。到7点，从中析出Fe3C。NSJBHL+++工业纯铁的结晶过程随温度下降，F