工程材料与成形工艺基础第三章铁碳合金ppt课件.ppt

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1、第三章铁碳合金相图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一、铁碳合金的组元和相1、组元：Fe、Fe3C2、相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，

2、性能与纯铁相似。铁素体⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。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，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。二、铁碳合金相图的分析1、特征点⇄⇄⇄

3、⇄⇄LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++2、特征线⑴液相线—ABCD，固相线—AHJECFD⑵三条水平线：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Le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

4、称A3线。HN,JN—δ⇄固溶体转变线，ES—碳在-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(0.77

5、%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+Fe3C1．工业纯铁（C%≤0.0218%）相组成物：F+Fe3C C%>0.0008%;FC%<0.0008%相相对量：F%=FeC%=组织组成物：F和Fe3CIIIL--->L+A--->A--->A+F--->F+Fe3CIII3Fe3CⅢ以不连

6、续网状或片状分布于晶界。随温度下降，Fe3CⅢ量不断增加，合金的室温下组织为F+Fe3CⅢ。室温下Fe3CⅢ的最大量为:2．共析钢C%=0.77%L--->L+A--->A--->A+P--->P相组成物：F和Fe3CF%=Fe3C%=组织组成物：  P珠光体3．亚共析钢0.0218%L+A--->A--->A+F--->A+P+F--->P+F相组成物：F，Fe3C45钢金相F%=Fe3C%=含0.45%C钢的组织含0.20%C钢的组织含0.60%C钢的组织亚共析钢室温下的组织为F+P。在0.0218~0.77%C范围内珠光体的量随含碳量增加而增加

7、。P%=F%=4．过共析钢L--->L+A--->A--->A+Fe3CII--->A+P+Fe3CII--->P+Fe3CIIT12钢金相相组成物：F，Fe3CF%=Fe3C%=组织组成物：P，Fe3CII组织相对量：Fe3CII%=P%=含1.4%C钢的组织5．共晶白口铁（C%=4.3%）L--->L+Le--->Le(A+Fe3C共晶)--->Le(A+Fe3C共晶+Fe3CII)--->Le’(P+Fe3CII+Fe3C)共晶白口铁金相相组成物：F，Fe3CF%=Fe3C%=组织组成