04 铁碳合金相图及应用.ppt

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1、第四讲铁碳合金相图1．铁碳相图2．结晶过程3．成分-组织-性能关系4．Fe-Fe3C相图的应用第四章铁碳合金相图及应用纯铁的同素异晶转变反应式:金属的同素异晶转变1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe同素异晶转变：金属在固态下晶体结构随温度的改变而发生变化的现象。Fe-C相图说明Fe3CFe2CFeC温度FeC(6.69%C)形成Fe-Fe3C相图组元和基本组织的结构与性能一.组元*铁(ferrite)*渗碳体(Cementite)二.基本组织1.铁素体(F)碳溶于α–Fe中的间隙固溶体。2.奥氏体(A)碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。3.渗碳体(Fe3C)铁与碳

2、形成的金属化合物。渗碳体组织金相图4.珠光体(P)铁素体和渗碳体组成的机械混合物。5.莱氏体(Ld)奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。Fe-Fe3C相图的建立FeT°Fe3C(1)Fe-Fe3C相图的组元●Fe——α–Fe、δ-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc)强度、硬度低，韧性、塑性好。●Fe3C——熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。(2)Fe-Fe3C相图的相●Fe3C（Cem，Cm，渗碳体）——复杂晶体结构●液相L●δ相（高温铁素体）——δ–Fe（C）固溶体●γ相（A，奥氏体）——γ-Fe（C）固溶体●α相（F，铁素体）——α-Fe（C）固溶体Fe-Fe3C相图相图中重要的点和线液相线

3、ABCD固相线AHJECF包晶线HJB，包晶点J共晶线ECF，共晶点CL4.3(A2.11+Fe3C)高温莱氏体,Le或Ld共析线PSK，共析点SA0.77(F0.02+Fe3C)珠光体,PES线：C在A中的固溶线PQ线：C在F中的固溶线Fe-Fe3C相图的分析五个重要的成份点:P、S、E、C、K。四条重要的线:EF、ES、GS、FK。三个重要转变:共晶转变反应式、共析转变反应式。三个重要温度:1148℃、727℃。1.包晶转变反应式:LB+HAJ1495℃2.共晶转变反应式:LC(AE+Fe3C)Le1148℃3.共析转变反应式:AS(FP+Fe3C)P727℃简化Fe-Fe3C相图

4、ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相图共析相图匀晶相图(P+Fe3C)简化Fe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3

5、CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)典型铁碳合金的平衡结晶过程分析Fe-C合金分类工业纯铁——C%≤0.0218%钢——0.0218%＜C%≤2.11%亚共析钢＜0.77%共析钢　＝0.77%过共析钢＞0.77%白口铸铁——2.11%＜C%＜6.69%亚共晶白口铁＜4.3%共晶白口铁　＝4.3%过共晶白口铁＞4.3%类型亚共析钢共析钢过共析钢钢号204560T8T10T12碳质量分数／％0.200.450.600.801.001.20几种常见碳钢典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁(ingotiron)共析钢(eutectoidsteel

6、)亚共析钢(hypoeutectoidsteel)过共析钢(hypereutectoidsteel)共晶白口铁(eutectoidwhiteiron)亚共晶白口铁(hypoeutectoidwhiteiron)过共晶白口铁(hypereutectoidwhiteiron)(1)工业纯铁(C%≤0.0218%)结晶过程室温组织F+Fe3CⅢ(微量)500×(2)共析钢(C%=0.77%)结晶过程室温组织:层片状P(F+共析Fe3C)500×P中各相的相对量：Fe3C%=(0.77–xF)/(6.69–xF)　　≈0.77/6.69=12%F%≈1–12%=88%珠光体强度较高，塑性、韧性和硬

7、度介于Fe3C和F之间。(3)亚共析钢(C%=0.4%)结晶过程室温组织:F+P，500×各组织组成物的相对量：P%=(0.4–0.0218)/(0.77–0.0218)　　≈51%F%≈1–51%=49%各相的相对量：Fe3C%≈0.4/6.69=6%F%≈1–6%=94%(4)过共析钢(C%=1.2%)结晶过程室温组织:P+Fe3CII400×各组织组成物的相对量：Fe3CII%=(1.2–0.77