工程材料及制造基础第二讲铁碳合金Fe-CAlloy

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1、上讲知识点：一、金属材料性能二、金属晶体构造1、晶体、晶体结构2、金属结晶过程、过冷、过冷度、冷却速度3、金属同素异晶转变4、合金基本组成物及二元合金相图第二讲铁碳合金Fe-CAlloy一、铁碳合金基本组织BasicStructureofFe-CAlloy1.铁素体（Ferrite）：（0.008-0.02）%C碳溶解在α-Fe中形成的固溶体。特点：塑性、韧性好，延伸率δ=（45-50）%；但强度和硬度低。应用：工业用纯铁,组织：100%铁素体（F)2.奥氏体（Austenite）：（0.77-2.08）%C碳溶解在γ-

2、Fe中形成的固溶体。特点：只在723℃以上存在，塑性好、硬度低。应用：钢的压力加工就在奥氏体状态下进行。3.渗碳体Cementite：（Fe3C）6.67%CFe与C形成的金属化合物。特点：硬度高，塑性差；在钢中起骨架作用。注意：条件许可时，渗碳体会分解成铁+石墨。4.机械混合物：珠光体Pearlite；莱氏Ledeburite珠光体（P）：室温组织组成：铁素体+渗碳体（F+Fe3C）性能：强度和硬度高；塑性较差莱氏体（Le）：高温组织组成：奥氏体+渗碳体（A+Fe3C）性能：强度和硬度高；塑性较差在室温下：因A转变成（

3、P+Fe3C），莱氏体转变为变态莱氏体（Le’）。二、铁-碳合金相图Fe-CEquilibriumDiagram1.特征点：A、C、D、E、G、P、S和Q点含义；2.特性线：ABCD线——液相线(Liquidus)AHJECF线——固相线(Solidus)ECF线(EutecticLine)——共晶线（1147℃）PSK线(EutectoidLine)——共析线（727℃）GS线（A3）——奥氏体中开始析出铁素体线。ES线（Acm）——碳在γ-铁中的溶解度线。PQ线——碳在α-铁中的溶解度线。3.区域：两相区液相+固相；

4、固相+固相图1.铁-碳合金相图LiquidAustenite三、铁碳合金分类ClassofFe-CAlloy1.工业纯铁(PureIron)：C＜0.02%2.钢(Steel)：0.02%＜C＜2.11%注：以含碳0.77%为界，有亚共析和过共析钢。3.生铁(CastIron)：2.11%＜C＜6.69%注：以碳4.30%为界，分亚共晶和过共晶铁。四、举例分析不同成分铁-碳合金结晶过程分析五种成分的铁-碳合金，从冷却、结晶和直到室温的组织形成过程：Ⅰ：亚共析钢LAF+PⅡ：共析钢LAPⅢ：过共析钢LAFe3C+PⅣ：亚共

5、晶生铁LA+LeP+Le’Ⅴ：共晶生铁LLeLe’Ⅵ：过共晶生铁LFe3C+LeFe3C+Le’ⅠⅡⅢⅣⅤⅤ图2分析Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ六个成分冷却、结晶过程Ⅵ图3共析钢组织转变示意图Eutectoidtransformation共析钢金相组织图Eutectoidtransformation图4亚共析钢组织转变示意图Sub-eutectoid亚共析钢金相组织图Sub-eutectoid图5过共析钢组织转变示意图Over-eutectoid过共析钢组织金相图Over-eutectoid图6共晶成分组织转变示意图Eutecti

6、ctransformation图7亚共晶成分组织转变示意图Sub-Eutectictransformation图8过共晶成分组织转变示意图Sub-Eutectictransformation六、碳对铁碳合金组织和性能影响1.组织变化：随碳含量增加，渗碳体（Fe3C）量增多，基体由铁素体（F）变成珠光体（P）、继而又转变成莱氏体（Le）；形态也由片状变成网状。2.性能变化：小于1.0%时，随碳含量增加，强度和硬度提高，韧性和塑性降低；大于1.0%时，网状渗碳体出现，硬度虽增大，但强度下降。所以高碳钢适于制造模具和工具。工业

7、用钢碳小于1.4%。钢的性能随碳含量的变化变化：七、铁碳合金相图应用ApplicationofFe-CEquilibriumDiagram1.在铸造中应用：ApplicationinFoundry（1）确定钢和铸铁浇注温度；（2）判断其流动性好坏和收缩大小。2.在锻造中应用：ApplicationinForging确保钢在奥氏体区域内变形。3.在热处理中应用：ApplicationinHeattreatment制定热处理工艺依据。Questions:Statethedifferencebetweensteelandcas

8、tiron!Statehowthecarboncontentinfluencesthestrengthandductilityofsteel!Describethecoolingprocessoftypicalferrousalloys!词汇二元合金相图：EquilibriumDiagramofBinaryAlloy