金属材料与热处理全套配套课件教学资源包3.项目三.pptx

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1、金属材料与热处理项目三铁碳合金相图项目导入碳钢和铸铁都是钢铁材料，是工农业生产中应用范围最广的铁碳合金。研究铁碳合金的重要工具是铁碳合金相图，它是研究铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理论基础。因此，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用、各种热加工工艺的制定等方面具有非常重要的指导意义。01目录CONTENT二元合金相图铁碳合金的基本组织钢的结晶过程020403绘制Fe-Fe3C相图CONTENT铁的结晶过程05Fe-Fe3C相图的应用06任务一二元合金相图合金比纯金属结晶过程复杂，随着合金中元素种类的变化，其组织和性能随之变化，这种变化规律可以借助

2、于相图认识。合金相图是生产中分析研制合金材料的理论基础，也是制定合金熔炼、铸造、焊接、锻造及热处理工艺的重要依据。学习目标会分析二元合金结晶过程中的相和组织变化。会绘制二元合金相图。任务描述建立铅锑合金相图。理解二元相图的建立过程。一、建立二元合金相图相图是表示合金的成分、温度和组织之间关系的一个简明图表，又称状态图或平衡图。它是分析金相组织和制定铸、锻、焊接及热处理工艺的重要依据。1.二元相图的表示方法二元合金相图由成分和温度两个因素决定，用横坐标表示成分，纵坐标表示温度。横坐标上任意一点均表示一种合金成分。根据国家标准规定，成分有两种表示方法:质量分数（w）和

3、摩尔分数（x）。多数是以质量百分数表示，在没有特别注明，合金成分都是指质量百分数。一、建立二元合金相图2.二元合金相图的建立方法为了建立相图，首先要测定合金系中一系列成分不同的相变温度，即临界点。然后，根据临界点的数据，画出各种线条，形成该合金系的相图。测定二元合金相图的具体步骤如下:（1）临界点的测定方法临界点是表示物质结构状态发生本质变化临界相变点。利用合金在相结构变化时，引起物理性能、力学性能及金相组织变化的特点来测定。临界点的测定方法主要有:①动态法:热分析法、硬度法、膨胀法、电阻法、磁性法;②静态法:金相法、X-ray衍射分析法。其中热分析法是最常采用的

4、方法。通常以热分析法为主，其他方法配合使用。尤其对固态下转变热效应很小的合金，常采用后几种方法测定固态下相变临界点。一、建立二元合金相图（2）建立二元合金相图二元合金相图的建立是通过试验方法建立起来的。现以铅锑二元合金为例，说明测绘合金相图的方法及步骤:①配制若干组不同成分的铅锑合金;②分别用热分析法作出各组合金的冷却曲线;③找出各冷却曲线上的临界点;④将临界点标在成分、温度坐标系的坐标图上，并连接各相同含义的临界点，就得到图所示的铅锑二元合金相图。二、铅锑二元合金相图的分析图是铅锑二元合金的相图。图中A点是铅的熔点（327℃）;B点是锑的熔点（631℃）;C点是

5、共晶点，此点的成分是Sb11%+Pb89%，温度是252℃。此点具有特殊含义:当含Sb11%的铅锑合金液体冷却到252℃时，在恒温下从一个液相中同时结晶出铅和锑两个固相。一定成分的液态合金，在某一恒温下，同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。共晶转变的产物称为共晶体（Sb+Pb），C点为共晶点。图中ACB线是合金液体开始结晶温度的连线，称为液相线。在此线以上的合金全部为液相。DCE线是液态合金结晶终止温度的连线，称为固相线。在此线以下的合金全部为固相。一、建立二元合金相图图中的合金Ⅰ，其成分为Sb11%+Pb89%。在C点以上，合金处于液体状态，当缓慢冷却到C点时

6、，发生共晶转变，在恒温下从液相中同时结晶出Sb和Pb的混合物（共晶体）。继续冷却，共晶体不再发生变化。这一合金称为共晶合金。它的转变过程如图所示，并可用下式表示:一、建立二元合金相图凡是成分在C点以左（Sb<11%）的合金称为亚共晶合金，如图中的合金Ⅱ，合金成分点在C点以右（Sb>11%）的合金称为过共晶合金，如图中的合金Ⅲ。亚共晶和过共晶合金的结晶过程不同的是:从液相线到共晶转变温度之间，亚共晶合金要先结晶出Pb晶体，过共晶合金要先结晶出Sb晶体，因而它们的室温组织分别为Pb+（Sb+Pb）和Sb+（Sb+Pb）。任务二铁碳合金的基本组织在铁碳合金中，由于铁和碳

7、的相互作用，碳能溶在铁的晶格（γ-Fe和α-Fe）中形成两种间隙固溶体，当碳含量超过铁的的溶解度时，多出来的碳便会与铁形成金属化合物Fe3C。随着碳在铁中含量的变化，铁碳合金会生成不同的相，本任务将介绍铁碳合金中常见的几种基本相。学习目标理解铁碳合金的基本相和组织的含义。掌握基本相和组织的性能。任务描述分析铁碳合金的基本组织和性能。一、纯铁工业纯铁，wFe=99.8～99.9%，杂质主要是碳，力学性能因晶粒大小和纯度不同大致范围:屈服强度ReL:98～166MPa;抗拉强度Rm:176～274MPa;硬度（HBS）:50～80HBS;延伸率A:30～50%;断面收

8、缩率Z:7