材料科学基础-第五章 铁碳相图.ppt

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1、第三节复杂二元相图的分析步骤和方法：(1)首先看是否存在稳定化合物，如有则把相图分成几个区域(基本相图)进行分析。(2)根据相区接触法则，弄清各相区的组成相。(3)找出所有的三相共存水平线及与其接触的三个单相区，根据3个单相区与水平线的相互位置确定三相平衡转变的类型及反应式。分析相图的关键步骤。第三节复杂二元相图的分析(4)应用相图分析典型合金的组晶过程和组织变化规律。单相区：相成分与原合金相同。双相区：在不同温度下，两相成分分别沿相界线变化，各相的相对量可由杠杆法则求得。三相共存(平衡)时：三个相的成分固定不变，可用杠杆法则求出恒温转变前

2、、后相组成的相对量。第三节复杂二元相图的分析(5)在应用相图分析实际情况时，切记相图只给出体系在平衡条件下存在的相和相对量，并不能表达出相的形状、大小和分布（这些只取决于相的本性及形成条件）；相图只表示平衡状态的情况，而实际生产条件下很难达到平衡状态，因此要特别重视它们的非平衡条件下可能出现的相和组织。(6)相图的正确与否可用相律来判断。在分析和认识相图中的相、相区及相变线的特点之后，就可分析具体合金随温度改变而发生的相变及组织变化。铁碳相图（重点掌握）1.铁碳相图2.铁碳合金的结晶过程和组织变化3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系4.钢

3、中的杂质元素及其对性能的影响5.铁石墨相图6.石墨与基体对铸铁机械性能的影响Fe-C合金概述钢(Steels)和铸铁(Castirons)是现代机械制造工业中应用最广的金属材料，虽然种类很多，成分不一，其基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合金（alloysoftheiron-carbonsystem）。合金钢和合金铸铁实际上是有意加入合金元素的铁碳合金。铁碳相图描述了钢铁材料的成分、温度与组织（相）之间的关系，是了解钢铁材料的基础。因此，学习铁碳相图、掌握、应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。Fe-C合金概述Fe

4、与C形成系列化合物：Fe3C、Fe2C、FeC。Fe-C相图分成Fe-Fe3C,Fe3C–Fe2C,Fe2C-FeC，FeC-C四部分由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。Fe-C合金的各种化合物铁碳（Fe-Fe3C）相图铁碳（Fe-Fe3C）相图1.铁碳合金中的组元铁碳合金中组元：纯铁(Fe)渗碳体（Fe3C）(1)纯铁（Fe）纯铁（pureiron）WFe>99.8%，原子序数26，原子相对质量55.85，纯铁的熔点1538℃，汽化点

5、2738℃，密度7.87g/㎝³。纯铁固态下具有同素异构转变：912℃以下为体心立方(bcc)结构，912℃到1394℃之间为面心立方(fcc)结构,1394℃到熔点之间为体心立方(bcc)结构。另外，纯铁770℃发生磁性转变。(1)纯铁（Fe）纯铁的冷却曲线及晶体结构变化(1)纯铁（Fe）纯铁的显微组织(2)渗碳体(Fe3C)渗碳体是Fe3C，属于正交晶系，结构复杂。Fe3C熔点为1227℃，Fe3C是一种亚稳化合物，在一定条件下，分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C→3Fe+C渗碳体的结构Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表示。F

6、e3C在钢和铸铁中呈片状，粒状，网状和板条状。渗碳体硬而脆(800HBW)，塑性极低，延伸率接近于0。钢铁材料中的主要强化相。其中Fe可以被其它元素Cr、Mn替代，形成(Fe,Mn)3C，(Fe,Cr)3C，称为合金渗碳体。(2)渗碳体(Fe3C)Fe-Fe3C相图：介稳定系相图。Fe-C相图：稳定系相图。若把两相图画在同一图上，称为Fe-C合金双重相图，两相图各有不同的适用范围。Fe-C合金双重相图实线：Fe-Fe3C相图虚线：Fe-C相图2.Fe-C合金中的基本相Fe-C合金在不同条件下，有5（6）个基本相：L相、δ相、γ相、α相、Fe

7、3C相、（石墨(G)相）2.Fe-C合金中的基本相（1）液相(L)Fe与C在高温下形成的液体溶液。(ABCD线以上)（2）δ相[高温铁素体]C溶解于δ-Fe形成的间隙固溶体。在1459℃时最大溶解度可达0.09%，为bcc结构，也称高温铁素体。2.Fe-C合金中的基本相C溶解于γ-Fe形成的间隙固溶体。γ具有fcc结构。可以溶解较多的碳，1148℃时最多可以溶解2.11%C，到727℃时含碳量降到0.77%。碳原子处于fcc晶格中正八面体的中心。（3）奥氏体(γ或A)2.Fe-C合金中的基本相C溶解于γ-Fe形成的间隙固溶体。γ具有fcc结

8、构。可以溶解较多的碳，碳原子处于fcc晶格中正八面体的中心。（3）奥氏体(γ或A)碳在γ-Fe晶格中的位置2.Fe-C合金中的基本相奥氏体的晶粒呈平直多边形。（3）奥氏体(γ或A