第3章-1铁碳相图.ppt

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1、第三章材料改性方法3.1金属热处理原理温相图phasediagram度/℃水的相图表明了水100在不同压力、温度下气相的存在状态。可以帮液相助了解水的特性，解释一些自然现象。如0沸点、结晶温度、压力锅、滑冰等。固相1压力/atm考虑时间的一元相图温温度度℃气相℃¡水的相变是随沸腾着时间变化逐100100渐进行的。冷凝¡相变时温度不液相变。（纯水）融化¡可以把水的相00结晶变用温度轴上固相的两个点表示时间金属的相图¡金属的相图是帮助我们了解金属在不同条件下的结构、状态，判断其性能的工具。¡金属的相图有一元、二

2、元、三元和多元相图。其中应用最多的是二元相图，特别是铁碳合金二元相图。二元相图二元相图是在常压下两种元素组成的合金结构、状态随合金成分、温度变化规律的图形。2匀晶相图二元合金系中两组元在固态能够形成无限互溶的固溶体时，其合金相图为匀晶相图。如Cu-Ni、Fe-Cr等合金系。Ni150080%Ni60%Ni140040%Ni130020%Ni℃Cu温1200度11001000时间020406080100Ni%Cu-Niphasediagrambythermalanalysismethod相图结构分析点：线：L

3、区：L+020406080100Ni%铜镍合金状态图1500L温L度1400L1t1L21tL23213003t3120011001000020406080100时间Ni%含60%镍合金的冷却曲线及结晶过程示意图3共晶相图B定义：温度L500铅中溶锑400形成固溶体；AL+b锑中溶铅300L+b形成β固溶体。200CED+b100FG0Pb20406080Sb(11.1)Sb%共晶相图B温度L500400AL+b300L+bCED200+b100FG区：单相区：L、、β、0Pb

4、20406080Sb双相区：L+、L+β、+β(11.1)Sb%共晶相图3.2铁碳相图Fe-Fe3CPhasediagrams3.1.1铁碳合金的组元(1)FeFe—过渡族元素熔点：1538℃,℃原子量：561538℃温密度：7.87×103kg/m3度1394℃同素异晶转变——金属在固态下发生的晶格类912℃型的转变。1394℃912℃δ-Feγ-Feα-Fe时间体心立方面心立方体心立方(2)Fe3C—渗碳体渗碳体(Cementite)——是由铁和碳组成的一种具有复杂结构的间隙化合物，含碳量为6.69

5、%，用“Fe3C”表示。渗碳体的性能特点——硬度高，脆性大。硬度HB=800kgf/mm2;抗拉强度бb＝30MPa;塑性、韧性几乎为零。3.1.2铁碳合金中的相(1)铁素体——碳在α-Fe中的固溶体，Ferrite(F)特点：①最大溶解度(Maximumsaturatedsolubilityofferrite)为0.0218%C；强度和硬度低，韧性塑性好。其力学性能大致为；σb180~280MPaψ70~80%σ0.2100~170MPaδ30~50%HB50~80HBSak1.8~2.5MJ/m2(2)

6、奥氏体——是碳在γ-Fe中的固溶体，Austenite(A)特点：①最大溶解度(MaximumsaturatedsolubilityofCinaustenite)2.11%C；②其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170～220HBS、δ=40～50%；③形变能力好，形变抗力小。3.2.1Fe-Fe3C相图分析(点、线、区，组成相）T℃1600A(1538℃)15001400液体13001227℃D液体+奥氏体C1200奥氏体E1148℃液体+渗碳体F1100G(913℃)1000奥氏体+渗碳体Acm90

7、0奥+铁铁A8003S727℃素AK700P1体600铁素体+渗碳体5000.020.772.114.36.69C%共晶（eutectic）转变1148℃，4.3%CL→（A+Fe3C）莱氏体（Ledeburite）Ld共析(eutectoid)转变¡727℃，0.77%C¡A→(F+Fe3C)珠光体Pearlite(P)3.2.2Fe-Fe3C相图分析（各组成相的组织形态）T℃1600A(1538℃)15001400液体13001227℃D液体+奥氏体C1200奥氏体E1148℃液体+渗碳体F1100G(

8、913℃)1000A奥氏体+渗碳体cm渗碳体+莱氏体900奥+铁II莱奥氏体+铁A8003S渗碳体II+莱氏体727℃氏素700PA1体K体铁渗碳体II珠光体+渗碳体II渗碳体600+珠+珠光体+低温莱氏体低莱+低温莱氏体500珠光温氏0.020.772.114.36.69体C%体3.2.3典型合金结晶过程1.共析钢的结晶过程(含碳0.77%珠光体)P珠光体：由铁素体和渗碳体组成的片层状共析体。其中铁素体约占80