工程材料成型与技术基础之铁碳合金相图.ppt

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1、上次课重点内容复习本次课的主要内容1、合金的有关概念：合金、组元、相、组织等；2、合金的基本相：固溶体、金属化合物、机械混合物；3、二元合金相图的建立及其分析；4、铁碳合金的基本相与性能。1、铁碳合金相图分析；2、含碳量与铁碳合金组织及性能的关系；3、铁碳合金相图的应用第四节铁碳合金相图铁和碳是钢铁中两个最基本的元素，故称为铁碳合金。在铁碳合金中，铁与碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物，而稳定的化合物可以作为一个独立的组元。因此一般所说的铁碳合金相图，实际上是指铁一渗碳体(Fe—Fe3C)相图，如图2-20所示为简化图。

2、(熟练掌握)二、铁碳合金相图纯铁的晶体结构：1538OC以上（L），1538OC—1394OC（体心立方δFe）,1394OC-912OC(面心立方γFe),912OC以下体心立方α-Fe。第四节铁碳合金相图1、相图分析1)铁碳合金相图中的特征点：第四节铁碳合金相图2)铁碳合金相图中的特征线：图2-20Fe-Fe3C相图主要由包晶、共晶和共析三个恒温转变组成。（1）ACD线为液相线，AECF线为固相线。（2）在ECF水平线(1148℃)发生共晶转变LC↔γE+Fe3C，其转变产物是奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。碳的质量分数为2．

3、11％～6．69％的铁碳合金都发生这种转变。(3)在PSK水平线(727℃)发生共析转变γS↔αP+Fe3C，其转变产物是铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。所有碳质量分数超过0．02％的铁碳合金都发生这个转变。共析转变温度常标为A1温度。第四节铁碳合金相图Fe-Fe3C相图中三条重要的固态转变线(1)GS线——奥氏体中开始析出铁素体或铁素体全部溶入奥氏体的转变线，常称此温度为A3温度。(2)ES线——碳在奥氏体中的溶解限度线。此温度常称ACM温度。低于此温度时，奥氏体中将析出渗碳体，称为二次渗碳体Fe3CII，以区别于从液体中经CD

4、线析出的一次渗碳体Fe3C。(3)PQ线——碳在铁素体中的溶解度线。在727℃，碳在铁素体中的最大溶解度为0．0218％，因此，铁素体从727℃冷却下来时，也将析出渗碳体，称为三次渗碳体Fe3CIII。3)铁碳合金相图中的相区：相图中有F、A、L和Fe3C四个单相区，以及由这四个单相区组成的两相区构成。第四节铁碳合金相图2、典型铁碳合金结晶过程（1）铁碳合金分类铁碳合金状态图上的各种合金，按其含碳量和常温组织的不同，一般可分为下列三类 ：1）工业纯铁(<0.02％C)： 常温组织为F。2）钢(0.008－2.06％C) 其中又分为：亚共

5、析钢(0.008～<0.8％C)  常温组织为F+P ；共析钢(0.8％C) 常温组织为P；过共析钢(>0.8％～2.06％C)常温组织为P+Fe3CII。3）生铁(>2.06～6.67％C) 其中又分为：亚共晶白口铁(>2.06～<4.3％C) 常温组织为P+Fe3Cll+L’i＋ (P+Fe3CII+Fe3C)共晶白口铁(4.3％C) 常温组织为以(P+Fe3CIl+Fe3C)；过共晶白口铁(>4.3~6.67％C)常温组织为L’i＋(P+Fe3CII+Fe3C)+Fe3CI。第四节铁碳合金相图（２）几种典型铁碳合金结晶过程分析第四

6、节铁碳合金相图1）共析钢的结晶过程含碳量为0.77％的铁碳合金(图２-２０中合金①)的结晶过程 该合金在1点以上温度时，全部为成分均匀的液体，缓慢冷却，温度降到1点后，开始从液体中结晶出奥氏体，温度继续下降，奥氏体量不断增加，直至2点，液体全部结晶成奥氏体，2点以下到S点以上为奥氏体的冷却，没有组织变化，当温度下降到S点(727℃)时，奥氏体发生共析反应，全部转变成珠光体，3点以下至室温，组织基本上不再变化，而仅为珠光体的冷却。这种含碳量为0.77的铁碳合金叫共析钢，共析钢的常温组织为珠光体。其组织转变过程如图２-２１所示。组织特征图图

7、2-21组织转变过程第四节铁碳合金相图图2-22共析钢组织金相图第四节铁碳合金相图2）亚共析钢的结晶过程分析含碳量为0.008～<0.77％的铁碳合金②的结晶过程 开始阶段合金的结晶过程与合金①)类似，当冷却到3点(即GS线上的点)时，便从均匀的奥氏体中开始析出铁素体，随着温度的下降，铁素体量逐渐增多，未转变的奥氏体中的含碳量沿GS线逐渐增加，即趋近于s点的成分，当温度降至4点(727℃)时，组织中剩余的奥氏体的含碳量增至O.77％，因此发生共析反应转变为珠光体，4点以下再继续冷却，组织基本上不再变化。这种含碳量<0.77％的铁碳合金叫

8、亚共析钢，所有亚共析钢常温时的组织都是由铁素体和珠光体组成，不过因含碳量的不同两者的相对量不同，含碳量愈高，组织中的珠光体量愈多，而铁素体量愈少。亚共析钢的组织转变如图２-２３。图2-23亚共析钢组织转变过