铁碳合金相图

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1、工程材料及热工处理第四章铁碳合金相图主讲人：刘怿凡几个重要概念§4.1固态合金的相结构1.合金2.组元3.相两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质组成合金的最基本的独立物质称为组元，可以是组成合金的元素，也可以是化合物，有二元、三元等。在合金中，凡成分相同、结构相同并以明显界面相互分开的均匀组成部分，是合金中最基本的组成部分。§4.1固态合金的相结构4.组织5.合金系由相同组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个合金系统。用肉眼或显微镜观察到的金属材料的内部情景，包括晶粒的大小、形状、相对数量和相对分布。“特殊形态的微观形貌”合金组织

2、中的相结构决定合金的性能§4.1固态合金的相结构合金的相结构晶体结构、原子结构不同、组元相互作用不同——不同相结构§4.1固态合金的相结构一、固溶体——组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。特点：保持溶剂晶格类型1.分类按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体、间隙固溶体§4.1固态合金的相结构(2)按固溶度:有限固溶体、无限固溶体固溶强化：溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高，塑性、韧性降低。产生原因：晶格畸变强化效果：间隙固溶体＞置换固溶体回忆：我们已经学了几种强化手段了？§4.1固态合金的相结构二、金属化合物合金组元间按一定比例发生相互反应而形成化合

3、物特点：晶格类型与性能均不同于任一组元。一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。具有一定的金属性质，又称金属化合物。三高(高熔点、高硬度、高脆性)§4.1固态合金的相结构组元之间相互溶解——固溶体：铁素体(F)、奥氏体(A)组元之间相互反应——金属化合物：渗碳体（Fe3C)组元间既不溶解，也不反应——？？？？三、机械混合物珠光体：F＋Fe3C§4.2二元合金相图相图：合金系中，相组成－合金成分－温度之间关系的图解。一、相图的建立热分析法测定相图：1、配制合金；2、测出结晶开始和终了温度——相变点；3、标出临界点；分别用曲线连接凝固开始点和终了点；4、标

4、出相区CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+§4.2二元合金相图§4.2二元合金相图二、杠杆定律1、r点为两相混合，分别为a点液相和b点固溶相。2、两平衡相得相对重量满足杠杆定律：§4.2二元合金相图将两相的比重看做天平的两端质量，欲天平平衡，则力×力臂相等。于是有：§4.2二元合金相图三、匀晶相图线：固相线、液相线区：液相（L）区固相（α）区液固两相共存（L+α）区两组元，液、固态都无限互溶的二元合金系形成的相图§4.2二元合金相图四、共晶相图两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，

5、并发生共晶转变的相图点：E--共晶点线：液相线（AEB）固相线（AMENB）溶解度曲线（MF、NG）共晶线（MEN）区：三个单相区、三个双相区、一个三相区§4.2二元合金相图结晶情况1、共晶室温组织:(α+β)室温相组成:α+βPb-Sn共晶组织§4.2二元合金相图2、WSn≤19%的合金室温组织:α+βⅡ室温相组成:α+β§4.2二元合金相图3、亚共晶室温组织：α+βⅡ+(α+β)室温相组成：α+β§4.2二元合金相图4、过共晶室温组织：β+αⅡ+(α+β)室温相组成:α+β§4.2二元合金相图五、包晶相图两组元，液态无限互溶，固态有限溶解，并发生包晶转变的

6、相图点：D—包晶点线：液相线（ACB）固相线（APDB）溶解度曲线（PE、DF）包晶线（PDC）区：三个单相区、三个双相区、一个三相区§4.2二元合金相图六、共析相图由一个某一成分的固溶体相，在某一恒定温度下，同时分解出两个新的固相的相图。§4.2二元合金相图六、几种恒温转变对比1、共晶转变：2、包晶转变：3、共析转变：（分解反应）（合成反应）（分解反应）§4.3铁碳合金相图铁素体奥氏体一、基本相与基本组织§4.3铁碳合金相图珠光体莱氏体§4.3铁碳合金相图§4.3铁碳合金相图§4.3铁碳合金相图二、铁碳合金的分类§4.3铁碳合金相图三、典型铁碳合金亚共析钢过

7、共析钢§4.3铁碳合金相图四、含碳量对组织、性能的影响§4.3铁碳合金相图§4.4铁碳合金相图的应用钢铁材料的选用和加工工艺的制订两个方面1.在钢铁材料选用方面的应用●建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，因此选用碳含量较低的钢材。●各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好的材料。应选用碳含量适中的中碳钢。各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料，则选碳含量高的钢种。●纯铁磁导率高，矫顽力低，可作软磁材料使用，例如做电磁铁的铁心等。●白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模

8、、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等