金属材料与热处理 电子课件模块四.ppt

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1、模块四铁-碳合金本节主要内容铁碳合金的基本组织铁-碳相图典型的铁碳合金的平衡组织学习重点及难点钢的平衡结晶过程及其组织；杠杆定律的应用（727℃）铁碳相图是一个复杂的相图，有化合物Fe3C、Fe2C、FeC，在相图中这些化合物都是垂直于成分轴的垂线，可以把相图分为4个区域。在工业生产有实用价值的铁碳合金中Wc最多到6.69%（Fe3C），因此需掌握这个区域铁碳合金的相关知识，即Fe-Fe3C相图。一、纯铁的同素异构转变1538cº1394ºc912ºc室温δ-Feγ-Feα-Fe体心立方面心立方体心立方纯铁的同素异构转变的慨

2、念纯铁在固态下，随着温度的改变其晶体结构发生变化的现象。金属的同素异构转变的意义可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料性能的目的。课题一铁碳合金的基本相与铁碳合金相图二、铁碳合金的基本相及组织组织名称符号组织形成晶格类型含碳量性能特点铁素体F碳在α-Fe中形成的间隙固溶体保持α-Fe的体心立方晶格溶碳能力低。727℃最大,wc=0.0218%；室温时,wc=0.0008%与纯铁相似，强度硬度低，塑性韧性好。δ=30～50%奥氏体A碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体保持γ-Fe的面心立方晶格7

3、27℃时，wc=0.77%,1148℃时最大,wc=2.11%强度硬度不高,塑性韧性良好，δ=40～60%渗碳体Fe3C铁与碳生成的金属化合物具有新的复杂晶格wc=6.69%硬度很高,约800HBW,塑性和韧性几乎为零.珠光体P铁素体与渗碳体的复合相各组元保持自己的晶格类型wc=0.77%性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高莱氏体Ld奥氏体与渗碳体的复合相各组元保持自己的晶格类型wc=4.3%与渗碳体相似,硬度很高，＞700HBW，塑性很差三、铁碳合金状态图LAFFeFe3CWc(%)T(℃)1538AGQECFD1227P

4、SK1148727A+LL+Fe3CA+Fe3CF+Fe3C0.02180.772.114.3F+A1.铁碳合金相图中主要特性点的含义特性点的符号温度t/℃含碳量wc%含义ACDEGPSQ1538114812271148912727727室温04.36.692.1100.020.770.0008纯铁的熔点共晶点渗碳体的熔点碳在奥氏体中的最大溶解度α-Teγ-Te同素异晶转变点碳在铁素体中的最大溶解度共析点碳在铁素体中的溶解度2.两条水平线1148℃1)共晶反应一定成分的液相在一定的温度下同时结晶出两种成分和结构均不相同的固相

5、的反应。L4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c共晶反应的产物即莱氏体Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2)共析反应一定成分的固相在一定的温度下同时析出两种成分和结构均不相同的新的固相的反应。A2.11%c727℃F0.0218%c+Fe3C6.69%c共析反应的产物即珠光体P＝F0.0218%+Fe3C6.69%相图中主要线的含义ACD线—液相线是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。AECF线—固相线各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度终止线。ECF水平线—共晶线含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线时，

6、在1148℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共晶反应。PSK水平线—共析线（A1线）含碳量为0.77%的奥氏体冷却到此线时，在727℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共析反应。GS线—（A3线）是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。ES线—称Acm线是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。3.相区分析单相区：L，A、F、Fe3C双相区：L+A、L+F、A+F、A+Fe3C、F+Fe3C三相区：水平线处L+A+Fe3C、A+F+Fe3C课题二典型合金结晶过

7、程分析铁碳合金含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。共晶白口铸铁：含碳量为4.3%;亚共白口铸铁：含碳量在2.11%—4.3%之间；过共白口铸铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；含碳量小于0.0218%的铁碳合金。工业纯铁钢白口铸铁含碳量为0.0218%—2.11%的铁碳合金。根据金相组织的不同，可分为三种。共析钢：含碳量为0.77%;亚共析钢：含碳量在0.0218%—0.77%之间；过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；铁碳合金状态图分析LL+AAA+Fe3CⅡF+AA+Fe3CⅡ+LdP+Fe3CⅡ+L'd

8、P+Fe3CⅡPP+FLdL'dL+Fe3CLd+Fe3CL'd+Fe3CL'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C共析钢的平衡结晶过程共析钢的平衡组织1)共析钢的平衡结晶过程亚共析钢的冷却曲线亚共析钢的平衡组织（a）0.20%C410×（b）0.45%C400×（c）0.60%C300×FP2)亚