模块二工程材料性能与选用第3章.ppt

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1、1第三章金属材料组织和性能的控制1、知识点群铁碳相图；铁碳合金的成分－组织－性能关系；钢的四种基本热处理工艺；合金元素与铁和碳的相互作用、对铁碳相图以及对钢热处理的影响规律。2、教学目标熟悉铁碳相图；掌握钢的四种基本热处理工艺；弄清C曲线的实质和应用。了解并掌握合金元素与铁和碳的相互作用、对铁碳相图以及对钢热处理的影响规律。第三章金属材料组织和性能的控制§3.1合金的结晶一、铁碳合金的结晶铁碳合金是碳钢和铸铁的统称，工业中应用最广。0.0218％

2、钢、铸铁成分、温度、组织、性能间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺的依据。（一）铁碳合金相图Fe+CFe3c、Fe2c、FeC等C%>6.69%铁碳合金脆性大无使用价值2Fe-Fe3C相图（包晶、共晶、共析三个相图）符号C％含义A0纯铁熔点B0.53包晶转变时液态合金的成分C4.30共晶点LcAE+Fe3CD6.69Fe3C熔点E2.11碳在-Fe中的最大溶解度F6.69Fe3C的成分G0-Fe-Fe同素异构转变点(A3)H0.09碳在-Fe中的最大溶解度J0.17包晶点LB+HAJK6.69Fe3C的成分N

3、0-Fe-Fe同素异构转变点(A4)P0.0218C在-Fe中的最大溶解度S0.77共析点（A1）AsFp+Fe3CQ0.0057600℃时碳在-Fe中的溶解度123表相图中各点的温度、碳质量分数及含义。符号温度/℃C％含义A15380纯铁熔点B14950.53包晶转变时液态合金的成分C11484.30共晶点LcAE+Fe3CD12276.69Fe3C熔点E11482.11碳在-Fe中的最大溶解度F11486.69Fe3C的成分G9120-Fe-Fe同素异构转变点(A3)H14950.09碳在-Fe中的最大溶解度J1495

4、0.17包晶点LB+HAJK7276.69Fe3C的成分N13940-Fe-Fe同素异构转变点(A4)P7270.0218C在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点（A1）AsFp+Fe3CQ6000.0057600℃时碳在-Fe中的溶解度41.铁碳合金的组元（1）纯铁Tm-1538℃，固态下具有多晶型性，温度变化发生同素异构转变：-Fe-Fe-Fe770℃发生磁性转变，由高温下的顺磁性转变为低温铁磁性性能特点：强度低、塑性高（b180-270MPa,30-50%,HB50-80）利用纯铁的高磁导率和铁磁性制造电

5、工器件，如铁芯等。1394℃912℃56非晶玻璃作为磁屏蔽材料和变压器机芯材料得到工业上的应用。用非晶材料取代硅钢片制作变压器可使内耗大大减小，解决了变压器在特殊条件下使用时的发热问题。知识点扩充7浇铸成的带材是非晶结构，通称为非晶包片合金。非晶合金材料是直接从熔融的钢水采用超急冷技术，经过冷却滚筒，直接铸成带状薄片的高新技术产品。铁基非晶合金带材的磁滞曲线表明它只需要很小的磁化功率非晶合金与硅钢片的单位损耗曲线8电力传输路径:电力是通过高压线以高压的形式从发电厂传输出去的。在不同的阶段，变压器会将电压一步步降低到可使用的范围，例如降到110-2

6、40伏特的民用水平。在这转变过程中大约有10%的电力损耗。变压器运行中固有能量损耗有两种：一种是负载损耗，其大小取决于变压器的负载；另一种是空载损耗，发生在变压器中的磁性铁芯。不管有无负载，这种空载损耗将一直存在。因此，空载损耗占了整个输配电中相当大的一部分。非晶体金属变压器铁芯新一代的非晶体金属帮助了全世界的电力部门提高了效能。用非晶金属制作的变压器比传统型的要节省80%的铁芯损耗。非晶生产的超高效铁芯，因其特殊的无序结构的非晶金属原子的排列实现了铁芯的低损耗。91.铁碳合金的组元（2）渗碳体（Fe3C－Cm(cementite）Cm是Fe与C

7、的一种具有复杂结构的间隙化合物。含碳量6.69％特点：硬而脆（b30MPa，0，HB800），呈片状、网状、球状其尺寸、形状、分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。Cm亚稳定化合物，一定条件下分解形成石墨态的自由碳：Fe3C3Fe+C(在铸铁中有重要意义)2.铁碳合金中的基本相(1)铁素体(F-ferrite/)C在-Fe中的间隙式固溶体。B.C.C.结构，727℃时C最大溶解度0.0218%,RT0.008%.C量低性能与纯铁相似，强度低、塑性好，770℃以下具有铁磁性。(2)奥氏体(A-austenite/)C在-F

8、e中的间隙式固溶体,F.C.C.结构,1148℃时溶2.11%C,强度低、塑性好钢材的热加工都在A相区进行。3.相图中重要的点和线(1)