铁碳合金相图详解.ppt

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1、第5章铁碳合金Iron-carbonAlloy第5章铁碳合金Iron-carbonAlloy5.2铁碳合金相图分析5.2铁碳合金相图分析一、概述铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础。由于含碳量高于6.67％的铁碳合金脆性极大，没有使用价值，因而对铁碳合金相图只研究Fe-Fe3C部分。图5-9所示为Fe-Fe3C相图。相图中各主要点的涵义、温度及含碳量见表5-3所示。5.2铁碳合金相图分析一、概述5.2铁碳合金相图分析一、概述相图中各主要点的涵义：ABCD为液相线，而AHJECF则为固相线。相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应：(1)在1493℃

2、(HJB水平线)发生包晶反应，其反应式为LB+δHAJ包晶反应的结果形成了奥氏体。此反应仅可能在含碳量为O.10～0.50％的铁碳合金中发生。5.2铁碳合金相图分析一、概述相图中各主要点的涵义：相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应：(2)在1147℃(ECF水平线)发生共晶反应，其反应式为LcFP+Fe3C。共晶反应的结果形成了奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称此共晶混合物为莱氏体，用字母Ld表示；冷至室温时成为变态莱氏体，用L′d表示。此反应发生于所有含碳量>2.06％<6.67％的铁碳合金范围内。5.2铁碳合金相图分析一、概述相图中各主要点

3、的涵义：相图上的三条平行线(HJB、ECF、PCK)是指三个恒温反应：(3)在723℃(PSK水平线)发生共析反应，其反应式为AsFP+Fe3C。共析反应的结果形成了铁素体与渗碳体的共析混合物，称此共析混合物为珠光体(P)。所有含碳量超过0.02％的铁碳合金中，即实际在工程上常用的铁碳合金中均发生珠光体(共析体)转变。5.2铁碳合金相图分析一、概述此外，值得注意的是ES和PQ线：(1)ES线——碳在奥氏体中的固溶线。从该线看出，碳在奥氏体中的最大溶解度是在1147℃，此时可溶解2.06％C，而在723℃时只能溶解0．80％C。故凡含碳量大于0.80％的铁碳合金自1

4、147℃冷至723℃时，均会从奥氏体中沿晶界析出渗碳体，称此渗碳体为二次渗碳体(Fe3CⅡ)，以区别于从液体中直接结晶的一次渗碳体(Fe3CⅠ)。5.2铁碳合金相图分析一、概述此外，值得注意的是ES和PQ线：(2)PQ线——碳在铁素体中的固溶线。从该线看出，碳在铁素体中的最大溶解度是在723℃，此时可溶解O.02％C，而在室温平衡状态下，仅可溶解0.0008％C，故一般铁碳合金凡是从723℃缓冷至室温时，均可能从铁素体中沿晶界析出渗碳体，称此渗碳体为三次渗碳体(Fe3CⅢ)。因其数量极少，故一般在讨论中经常予以忽略。5.2铁碳合金相图分析一、概述所谓一次、二次、三

5、次渗碳体仅在于渗碳体来源和分布有所不同，没有本质区别，其含碳量，晶体结构和本身的性质均相同。相图中AHN线和GPQ线的左方分别为δ和α的铁素体区域；NJESG包围的范畴为奥氏体区域。5.2铁碳合金相图分析一、概述铁碳合金相图上的各种合金，通常可按其含碳量和组织的不同，分成下列三类：(1)工业纯铁(C<0.02％)；(2)钢(0.02～2.06％C)：亚共析钢(C0.80％)；(3)白口铁(2.06～6.67％C)：亚共晶白口铁(C<4.3％)、共晶白口铁(C=4.3％)过共晶白口铁(C>4.3％)。5.2铁碳

6、合金相图分析一、概述下面列举6个典型的铁碳合金来讨论其结晶过程。钢和白口铁的结晶过程虽然比较复杂，但其分析方法则与前述的相同，并无新颖之处。所选择的各合金的成分如图5-10所示。5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析(一)共析钢(0.80％C)的结晶过程分析图中合金①为共析钢，该合金在1点以上的温度为液相(L)，缓冷至稍低于1点的温度开始从L中结晶出奥氏体(A)。缓冷至2点温度以下，L全部冷凝为A。继续缓冷至3点温度(723℃)时，A按共析反应转变成珠光体。5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析(

7、一)共析钢(0.80％C)的结晶过程分析共析钢的结晶过程示意图：5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析(一)共析钢(0.80％C)的结晶过程分析共析钢的显微组织(珠光体)：5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析(二)亚共析钢(0.02～0.80％C)的结晶过程分析5.2铁碳合金相图分析二、钢和白口铁结晶过程分析(二)亚共析钢(0.02～0.80％C)的结晶过程分析含碳量在0.10～0.50％范围内的亚共析钢，在冷凝至1493℃时均发生包晶反应，反应结果形成奥氏体(A)；而含碳量大于0.50％者，在冷凝时，则不发生包晶反应，而是直接从L中结晶出A

8、。5.2铁