铁碳合金和合金钢概述课件.ppt

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1、Fe2CFeCFe3C6.69%C所研究的Fe-Fe3C相图的位置FeCC%T一、铁碳合金相图分析1、铁碳合金的组元⑴Fe铁是过渡族元素，熔点为1538℃，密度是7.87g/cm3。⑵Fe3C是一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称渗碳体。含碳量6.69%，硬度很高，强度低，塑性韧性很差。理论熔化温度1227℃。是介稳定化合物，条件适当时，会分解成单质状态的石墨C。碳质量分数超过6.69%的铁碳合金脆性很大，没有使用价值，所以有使用意义并被深入研究的只有Fe-Fe3C这一部分。（一）基本相及其性能固态铁随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格

2、的现象，称为同素异构转变。该特性是钢铁材料通过热处理获得多种组织结构与性能的理论依据。δ－Feα－Feγ－Fe1394℃912℃bccfccbcc固态铁的特性——同素异构转变2、铁碳合金中的相⑴液相L铁与碳的液溶体。⑵δ相（bcc)是碳在δ—Fe中的间隙固溶体⑶α相（bcc)是碳在α—Fe中的间隙固溶体，其性能特点是强度低、硬度低、塑性好。⑷γ相(fcc)是碳在γ—Fe中的间隙固溶体，其性能特点是强度较低，硬度不高，易于塑性变形。⑸Fe3C相（又称渗碳体）根据其生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有很大影响。L+

3、+Fe3C+Fe3C+L+Fe3C++LFe1234566.6902004006008001000120014001600ANGJBHESCDFKPQ2.114.30.770.020.530.170.0911487271495Wc(%)温度/℃Fe－Fe3C相图LFe3C（二）铁碳相图分析包晶转变匀晶转变共晶转变共析转变1、铁碳相图中三种基本的转变FeFe3CGNA在1495℃发生包晶转变γJ在727℃发生共析转变SKP727℃LBJH1495℃ECF1148℃D1227℃1495℃LB+H在1148℃发生共

4、晶转变1148℃LCγE+Fe3C727℃γSP+Fe3C共析转变：在一定温度下，一定成分的固相同时转变成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。共晶转变：在一定温度下，一定成分的液相同时转变成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。γβα共析转变：γ→α+β转变产物：共析组织Lβα共晶转变：L→α+β转变产物：共晶组织注意：共析转变与共晶转变的区别以相组成物表示的Fe-Fe3C相图2、铁碳相图中主要的点、线、区分析(1)点(见P69)(2)线液相线固相线三条水平线三条特征线(3)区4个单相区1条垂直线7个双相区LL++L

5、+L+Fe3C+Fe3C+Fe3C+（三）典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织1、共析钢L→γγ→α+Fe3C室温组织:P室温相：α+Fe3CLγ2、亚共析钢γ→α+Fe3CLL→δL→γγγ→α室温组织:P+F室温相：α+Fe3C3、过共析钢LL→γγ→Fe3CⅡγ→α+Fe3C室温组织:P+Fe3CⅡ室温相：α+Fe3Cγ4、共晶白口铁Lγ→α+Fe3CL→γ+Fe3Cγ→Fe3CⅡ室温组织:L'd即P+Fe3CⅡ+Fe3C室温相：α+Fe3C5、亚共晶白口铁LL→γL→γ+Fe3Cγ→Fe3CⅡγ→α+Fe3C室温组织:L'

6、d+P+Fe3CⅡ即(P+Fe3CⅡ+Fe3C)+P+Fe3CⅡ室温相：α+Fe3C6、过共晶白口铁Lγ→Fe3CⅠL→γ+Fe3Cγ→α+Fe3C室温组织:L'd+Fe3CⅠ即(P+Fe3CⅡ+Fe3C)+Fe3CⅠ室温相：α+Fe3C二、Fe-Fe3C合金室温平衡组织及性能（一）工业纯铁（C%＜0.0218％）组织：F或F+Fe3CⅢ，Fe3CⅢ呈小白片状分布于F晶界。工业纯铁室温组织性能：强度、硬度较低，塑性、韧性好F晶界（二）碳钢C%为0.0218％～2.11％，碳钢根据碳含量又可分为三类：亚共析钢0.0218％～0.77％；共析钢

7、0.77％；过共析钢0.77％～2.11％。亚共析钢过共析钢工业纯铁共析钢1、亚共析钢（C%为0.0218％～0.77％）组织特征：P+F随含C量增加，P量逐渐增加，F量逐渐减少；形态从块状→断续网状。性能特点：塑性、韧性好。15钢FP45钢FP65钢FP钢中含碳量%＝Vp×0.77%＋VF×0.0008%在显微分析中常以P与F的面积数量比来估计亚共析钢的含碳量。即：C％＝50％P×0.8％C＝0.40％此钢含碳量约为0.40％，即40钢。磨制好的金相试样，在显微镜下观察其组织发现：组织中含有50％P和50％F，例如，一种未知钢号的碳钢(退

8、火态)，利用金相法估算此钢的碳含量。可忽略2、共析钢（含碳量0.77%的铁碳合金）共析钢室温组织组织：P性能：良好的综合力学性能（较高强度和一定的塑、韧性）P组织特征：Fe3C片