第4章_铁碳合金相图和碳钢ppt课件.ppt

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1、第四章铁碳合金相图和碳钢(P42)第一节纯铁﹑铁碳合金的组织结构第二节铁碳合金相图第三节碳钢及其性能第一节纯铁﹑铁碳合金的组织结构及其性能（P42）一、纯铁及其同素异构转变纯铁的同素异构转变同素异构转变：物质在固态下，晶体结构随温度变化的现象。同素异构转变属于相变之一—固态相变。1、铁的同素异构转变：铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394℃912℃-Fe⇄-Fe⇄-Fe10006008001200温度时间16001500500700900110013001400纯铁的冷却曲线1394℃1538℃912℃δ-Feα-Feγ-FebccfccbccF

2、e的冷却曲线及相应的晶体结构912℃1394℃1538℃L-Feδ-Feγ-Feα-Fe液相体心面心体心-Fe、-Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方结构(FCC)。都是铁的同素异构体。-Fe-Fe1﹑铁的同素异构转变2.同素异构转变（重结晶）的特点1）在固态下进行；2）同素异构体的晶核优先在原来晶粒的晶界处形成；3）同素异构转变有较大的过冷度；4）同素异构转变往往要产生较大的内应力☆注意重结晶与再结晶的区别固态相变的晶界形核二、铁碳合金的组织结构及其性能①碳原子固溶到α-Fe中形成的间隙固溶体，用“F”表示。1、铁素体铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应

3、用最广的合金。含碳量为0.0218%～2.11%的称钢含碳量为2.11%～6.69%的称铸铁。②δ相：高温铁素体，在1394℃以上存在，碳在δ-Fe中的固溶体称δ-铁素体，用“δ”表示。都是体心立方间隙固溶体。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%。F的金相组织示意图铁素体的室温组织为明亮多边形晶粒，性能与纯铁相似；强度、硬度不高、塑性、韧性很好。1、铁素体2、奥氏体1）碳原子固溶到γ-Fe中形成的间隙固溶体，用“A”表示；2）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%。3）奥氏体强度不高，塑性

4、很好。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。4）钢材热加工都在区进行，属高温相,碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体3、渗碳体1）铁与碳形成的间隙化合物，含碳量6.69%，用Fe3C表示；2）室温相——常作为钢的第二弥散强化相；3）渗碳体具有高硬度、高脆性、低强度和低塑性；4）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。石墨（G）：Fe-─C合金中游离存在的碳；石墨的强度、塑性、硬度都很低。3、渗碳体由于碳在-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。铸铁中的石墨钢中的渗碳体渗碳体组织金

5、相图4、珠光体（P）1）共析转变：恒温下，一种固相同时析出两种不同成分固相的机械混合物（共析体）。A0.77(F+Fe3C)≡P727℃P的金相显微镜组织2）珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,力学性能介于F和Fe3C之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。液相液相（L）液态的铁碳合金铸铁浇注照片1）、高温莱氏体（Ld）5、莱氏体2）、低温莱氏体（Ld'）在727℃以下高温莱氏体中的奥氏体又发生共析转变成珠光体，这时的莱氏体就变成由P和Fe3C组成，成为低温莱氏体。低温莱氏体是室温下的一个基本组织。莱氏体高温莱氏体是存在于727℃以上的一种基本组织，硬度很高，塑性很差

6、。L4.3(A+Fe3C)≡Ld1148℃共晶转变三、铁碳合金中的基本组织相组成:L、A、F、Fe3C、G；组织组成:F、A、Fe3C、P、Ld、、Ld'相组成和组织组成物总结：第二节铁碳合金相图（P44）一、Fe-C相图与Fe-Fe3C相图二、对Fe-Fe3C相图的分析三、典型成分铁碳合金的结晶过程四、含碳量对铁碳合金组织与性能的影响五、Fe-Fe3C合金相图的应用一、Fe-C相图与Fe-Fe3C相图铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相

7、图是Fe-Fe3C相图。铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，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。Fe-C相图说明Fe3CFe2CFeC温度FeC(6.69%C)Fe-Fe3C相图的建立FeT°Fe3C简化的Fe-Fe3C相图二、相图分析点温度碳量含义A15380纯铁熔点B14950.53包晶转变时的液相成分C11484.3共晶点LC---------(AE+Fe3C)≡LdD12276.69Fe3C熔点E11482.11C在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69共