铁碳合金相图和常用钢铁材料综述.ppt

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1、§3铁碳合金相图与常用钢铁材料一、合金相图相：同一聚集状态，同一化学成分、同一结构并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。相图：平衡状态下，不同成分的合金，在不同温度下，合金的状态、显微组织形成规律的图形。相图的建立：实验法或理论计算法eg:热分析法建立Cu－Ni相图Cu－Ni合金相图的建立100%14520%1083WNi=30%a’a70%c’cLα305070a)冷却曲线时间温度/℃CuNiWNi%b)相图50%bb’a’abb’cc’14521083L+α1）匀晶相图两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，在固态下形成无限固溶体的合金相图。如Cu-Ni、Au-Ag、

2、Fe-Cr、W-Mo等相图分析（Cu-Ni）A——纯铜的熔点，1083℃；Lαt3l3α3l2α2t2t1α1l1t4l4α4L+α14’温度→WNi%→CuNiABB——纯镍的熔点，1452℃；A1B——液相线；A4’B——固相线；α——Ni溶入Cu形成的置换固溶体。AB1AB4’AB2）共晶相图两组元在液态下无限互溶，在固态时有限互溶并发生共晶反应（转变），形成共晶组织的二元相图。Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu等相图分析.1（Pb-Sn为例）GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9α＋βL+αL+βLαβPbSn1020304050607

3、08090WSn/%100200300400温度/℃相图分析.1特性线与特性点A——327.5℃，纯Pb的熔点；B——231.9℃；纯Sn的熔点；E——共晶点，WSn=61.9%。AEB——液相线；AMENB——固相线；MEN——共晶线；成分＞M点合金，在此温度线，均发生共晶转变。相图分析.2α相，Sn溶入Pb形成的固溶体；β相，Pb溶入Sn形成的固溶体。共晶反应：一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分各自固定的两个新固相的转变过程。相区与基本相相图分析.3GFMEN1961.997.5183A327.5B231.9α＋βL+αL+βLαβPbSn1020304050607

4、08090WSn/%100200300400温度/℃单相区：L、α、β两相区：L+αL+βα+β二、Fe-Fe3C相图1.铁碳合金中的基本组织结构铁素体(F)—碳原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，具有BCC晶格。强度硬度低，塑韧性好。奥氏体(A)—碳原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体，具有FCC晶格。硬度不高，塑性好。渗碳体(Fe3C)—由铁和碳形成的一种具有复杂晶格的金属化合物。其中ωc=6.69％，硬度很高，塑性差、脆性大，熔点为1227℃。弥散强化可提高力学性能。珠光体(P)—由铁素体和渗碳体组成的两相层片状机械混合物。ωc=0.77％,共析产物。莱氏体—Ld(A+Fe

5、3C)或Ld′(P+Fe3C)机械混合物。Fe3C含量多，因而硬度高，脆性大，塑性差。图1-16简化的Fe—Fe3C相图AL+A123PⅡ1148EFS727PKF+Fe3CIIIF0.02180.772.114.36.69Wc%15001400130012001100100090070010000.20.40.60.81.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0温度t/℃912QGLC1538A1227D4123A+Fe3CIIP+Fe3CII2.相图分析相图分析——特征点与特性线A点、D点C点：共晶点,发生共晶反应LC→Ld(A+Fe3C)S点：共析点

6、,发生共析反应A→P(F+Fe3C)特性线ACD线、AECF线ECF线：共晶线，共晶反应产生Ld。2.相图分析-特性线PSK线：共析线，产生P。GS线：Wc<0.77%的铁碳合金，缓冷时，开始析出F转变曲线。ES线：碳在γ铁中的溶解度曲线。1148℃，Wc=2.11%；727℃,Wc=0.77%。缓冷时，析出Fe3CⅡ。PQ线：F中开始析出Fe3C线。F冷却到该线时将析出Fe3C。三、常用钢铁材料碳素结构钢碳素钢碳素工具钢钢合金结构钢合金钢合金工具钢特殊性能钢1.碳素钢分为低(ωc＜0.30％)、中(0.3%～0.6%)、高碳钢(ωc＞0.6％)。ωc↑,则HB↑,δ↓。钢中有

7、害杂质S：热脆P：冷脆牌号1）普碳钢：Q195～Q275五类Q235-A：屈服点σs≥235MPa(试样尺寸≤16mm)，质量等级为A级的普碳钢。2）优质碳素结构钢：以两位数字（平均含碳量的万分数）表示牌号45钢—平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。3）碳素工具钢：T+平均含碳量的千分数T8—平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。T12—平均含碳量为1.2%的碳素工具钢。2.合金钢合金钢：在碳钢的基础上有意识地加入一种或几种合金元素，使其性能（使用性能和工艺性能）得以提高的铁基合金。在选择与