机械制造基础-第3章-铁碳合金状态图ppt课件.ppt

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1、第3章　铁碳合金状态图1铁素体是碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格。碳在α-Fe中的溶解度很小，727℃时0.0218%；室温时为0.0008%,几乎为零。其强度和硬度很低，塑性、韧性好。显微组织是明亮的多边形晶粒。3.1铁碳合金的基本组织1、铁素体（F或α）2、奥氏体（A或γ）奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格。碳在γ-Fe中的溶碳量较高，1148℃时2.11%；727℃时为0.77%。其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。其晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直。2渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69％，具有复杂的晶体结构。其硬度很高，塑性和韧性

2、很差，δ、Ak接近于零，脆性很大。渗碳体在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C石墨3.1铁碳合金的基本组织3、渗碳体（Fe3C）4、珠光体（P）珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。是奥氏体冷却时，在727℃恒温下发生共析转变的产物。显微组织是铁素体与渗碳体片层状交替排列。性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。5、莱氏体（Ld或Ld'）莱氏体是由奥氏体（或珠光体727℃以下）和渗碳体组成的机械混合物。是在1148℃恒温下发生共晶转变的产物，平均碳含量4.3%。3显微组织PLd45目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为0～6.69%的铁碳合金部分（即Fe－Fe3C

3、部分），因为含碳量大于6.69％的铁碳合金在工业上无使用价值。右图为简化后的Fe－Fe3C状态图。3.2铁碳合金状态图分析61、主要特性点3.2铁碳合金状态图分析1）A点纯铁的熔点，温度1538℃,Wc=02）G点纯铁的同素异晶转变点，冷却到912℃时,发生γ-F→α-Fe3）Q点600℃时,碳在α-Fe中的溶解度,Wc=0.0057%4）D点渗碳体熔点,温度1227℃,Wc=6.69%73.2铁碳合金状态图分析5）C点共晶点，温度1148℃，Wc=4.3%成分为C的液相，冷却到此温度时，发生共晶反应：L→Ld（A+Fe3C）6）E点碳在γ-Fe中的最大溶解度,温度1148℃，Wc=2.11

4、%7）S点共析点，温度727℃，Wc=0.77%成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反应：A→P（F+Fe3C）8）P点碳在α-Fe中的最大溶解度,温度727℃，Wc=0.0218%82、特性线3.2铁碳合金状态图分析1）ACD线液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳合金在此线以上处于液相。2）AECF线固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。3）ECF水平线共晶线，Wc＞2.11%的铁碳合金，缓冷至该线（1148℃）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。93.2铁碳合金状态图分析4）ES线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Ac

5、m线。碳在奥氏体中最大溶解度是E点（wC＝2.11％），随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳体Fe3CⅡ。5）GS线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。6）PSK水平线共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度（727℃）时，将发生共析转变生成珠光体（P），wC＞0.0218%的铁碳合金均会发生共析转变。103.2铁碳合金状态图分析7）GP线0＜Wc＜0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终了线。8）PQ线碳在铁素体中的溶解度曲线。在727℃时，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在600℃时，Wc=0.0057%。在727

6、℃缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少，铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3CⅢ）的形式析出。一般情况下，忽略Fe3CⅢ的存在。以上各特性线的含义，均是指合金缓慢冷却过程中的相变。若是加热过程，则相反。113.2铁碳合金状态图分析ES线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。GS线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。PSK水平线共析线，通常称为A1线。三条重要的特性线12图1-15是简化了的状态图，纵坐标是温度，横坐标是含碳量（Wc％），含碳量到6.69％，超过6.69％，在工业上无实用价值。因Fe3C是稳定的化合物，故可作为合金的一个组元，因此，这个状态图实

7、际上是Fe—Fe3C图。图1—15铁碳合金状态图铁碳合金状态图的建立1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线（时间、温度）。如表1-2铁碳合金状态图13返回142.从冷却曲线上找出临界点，并画到图1-16的成分—温度坐标中。图1—16铁碳合金状态图的建立3.相同意义的点连接起来。153.2铁碳合金状态图分析3、相区1）单相区有F、A、L和Fe3C四个单相区2）两相区五个两相区