共晶白口铁课件.ppt

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1、第三章铁碳合金1.铁碳合金的组元和相2.铁碳合金相图分析3.典型铁碳合金结晶过程及其组织5.铁碳相图的应用及局限铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺的依据。4.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响§3-1合金及其组织一、合金的基本概念1、合金:由两种或两种以上的元素所组成的金属材料。例如钢铁材料就是由铁和碳组成的合金。合金是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。组成合金的元素可以全部是金属，也可是金属与非金属

2、。组成合金的元素相互作用可形成不同的相。Al-Cu两相合金2、组元：组成合金最简单的、最基本的、能够独立存在的元物质。3、相：合金中成分、结构及性能相同的组成部分。4、组织：指合金中不同相之间相互组合配置的状态。所谓相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。二、合金的组织1、根据合金中各组元之间的结合方式不同，可分为：固溶体、金属化合物和混合物三类。2、固

3、溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度、硬度提高的现象。对有色金属来说，固溶强化是一种重要的强化手段。§3-2铁碳合金的基本组织与性能一、组元：Fe、Fe3C二、基本组织⑴铁素体：碳在α-Fe中的固溶体称铁素体，用F或表示。碳在δ-Fe中的固溶体称δ-铁素体，用δ表示。都是体心立方的间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低，在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。即具有良好的塑性、韧性，较低的强度、硬度。铁素体⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体

4、。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，有良好的塑性、锻压性能，钢材热加工都在区进行。碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体⑶渗碳体：即Fe3C，含碳6.69%，用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、脆性大，塑性几乎为零。Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C（石墨），该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。4、珠光体P：

5、是铁素体和渗碳体的混合物，在缓慢冷却下，其含碳量为0.77％，强度较高，硬度适中，具有一定塑性。5、莱氏体Ld：是奥氏体和渗碳体的混合物，是含碳量为4.3％的液态铁碳合金在1148℃时的共晶产物，其性能接近渗碳体，硬度很高，塑性很差。注：以上五种组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是单相组织，称为铁碳合金的基本相；珠光体和莱氏体是基本相组成的多相组织。§3-3铁碳合金相图§3-3铁碳合金相图1、特征点⇄⇄⇄⇄⇄LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++2、特征线⑴液相线—ABCD，固相线—AHJECFD⑵三

6、条水平线：HJB：包晶线LB+δH⇄JECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体，用Ld表示。为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体PSK：共析线S⇄FP+Fe3C共析转变的产物是与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。其组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。PSK线又称A1`线。珠光体L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C（3）其它相线GS,GP—⇄固溶体转变线，GS又称A3线。HN,JN—δ⇄固溶体转变线，ES—碳在-

7、Fe中的固溶线。又称Acm线。PQ—碳在α-Fe中的固溶线。3、相区⑴五个单相区：L、、、、Fe3C⑵七个两相区：L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C⑶三个三相区：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三条水平线三、典型合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁(<0.0218%C)组织为单相铁素体。⑵钢(0.0218~2.11%C)高温组织为单相，易于变形，①亚共析钢(0.0218~0.77%C)②共析钢(0

8、.77%C)③过共析钢(0.77~2.11%C)⑶白口铸铁(2.11~6.69%C)铸造性能好，硬而脆①亚共晶白口铸铁(2.11~4.3%C)②共晶白口铸铁(4.3%C)③过共晶白口铸铁(4.3~6.69%C)典型铁碳合金平衡结晶过程分析3.亚共析钢4.过共析钢5.共晶白口铁6.亚共晶白口铸铁7.过共晶白口铸铁1.工业纯铁2.共析钢P+Fe3C