铁碳相图对共析钢,亚共析钢和过共析钢的详细分析.ppt

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1、第四节铁碳合金相图1、铁碳合金的基本相与性能2、铁碳合金相图与结晶过程3、含碳量对铁碳合金组织性能的影响4、铁碳合金相图的应用铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的金属材料。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢。含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作为相图的组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→铁碳合金相图是研究铁碳

2、合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.一、铁碳合金的基本相和性能碳在δ-Fe中的固溶体称δ-铁素体，用δ表示。都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体⑴铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时

3、最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在A区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体构转变。同素异构转变属于相变之一—固态相变。铁的同素异构转变铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394℃912℃-Fe⇄-Fe⇄-Fe物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异纯铁的同素异构转变⑶渗碳体：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3

4、Fe+C(石墨),该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨钢中的渗碳体三个基本相：铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金平衡组织中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。五种组织组成物：是构成显微组织的独立部分，可以是单相，也可以是两相或者多相混合物。铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体珠光体：共析反应的产物，是F与Fe3C片层相间的两相混合物莱氏体：共晶反应的产物，高温莱氏体是A与Fe3C两相混合物,室温莱

5、氏体是珠光体与Fe3C的两相混合物二、铁碳合金相图的分析相图的简化⒈特征点⇄⇄⇄⇄⇄L+Fe3C⇄⒉特征线⑴液相线—ACD，固相线—AECF⑵两条水平线：ECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是A与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Le表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线S⇄FP+Fe3C共析转变的产物是F与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+Fe3C珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。PSK线又称A1线。⑶其它相线GS—A⇄F固溶体转变线,

6、GS又称A3线。ES—碳在-Fe中的固溶线。又称Acm线。PQ—碳在-Fe中的固溶线。⑶两个三相区：即ECF(L+A+Fe3C)、PSK(A+F+Fe3C)两条水平线⒊相区⑴单相区：L、A、F、Fe3C⑵两相区:L+A、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F、F+Fe3C⑵钢(0.0218~2.11%C)高温组织为单相A①亚共析钢(0.0218~0.77%C)②共析钢(0.77%C)③过共析钢(0.77~2.11%C)铁碳合金按成分可分为三类：⑴工业纯铁(<0.0218%C)组织为单相铁素体。三、典型铁碳合金的平衡

7、结晶过程⑶白口铸铁(2.11~6.69%C)铸造性能好,硬而脆①亚共晶白口铸铁(2.11~4.3%C)②共晶白口铸铁(4.3%C)③过共晶白口铸铁(4.3~6.69%C)(一)共析钢的结晶过程合金液体在1-2点间转变为A。到S点发生共析转变：AS⇄FP+Fe3C,A全部转变为珠光体。1点以上：L1～2点：LA2～3点：A3～3'点：AP3'点以下：P珠光体在光镜下呈指纹状.转变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为：珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。S点以下，共析F中析出Fe3CⅢ，与共析Fe3C结合不易分辨。室温组

8、织为P。珠光体室温下，珠光体中两相的相对重量百分比是多少？Q43219共析钢的结晶过程(二)亚共析钢的结晶过程以0.40%C的钢为例合金在3点以前通过匀晶—包晶—匀晶反应全部转变为A。到4点，由A中析出F。到5点,A成分沿GS线变到S点，A发生共析反应转变为珠光体。温度继续下降，F中析出Fe3CⅢ，由于与共析Fe3C结合,且量少,忽略不计.+Fe3CⅢGS