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《铁碳相图原理及应用课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、铁碳相图及金相组织概述碳钢和铸铁都是铁碳合金，是应用最广泛的金属材料。铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，它是清楚地表明了铁碳合金成分、温度、组织三者之间关系的一个“地图”，同一种成分不同温度，同一种温度不同成分，它们组织不同，以及室温组织随含碳量的变化，最终导致钢材力学性能的变化，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用、各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析都有很重要的指导意义1.1相图与杠杆定律1.1.1合金相图:是表示合金系中合金状态（组织）、温度和成分之间的关系的图象，又称为状态图。因为相图上所表示的组织是在极其缓慢冷却下，即所谓平衡
2、状态获得的，因而还称平衡图合金相图；利用相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。1.1相图与杠杆定律1.1.2合金相图的建立最常用的方法是热分析法实验获得相图。以二元合金系为例来介绍其建立的步骤。以下图为例:1.1.2合金相图的建立铜---镍合金的冷却曲线和相图(a)不同成分合金冷却曲线 （b）铜镍合金相图1.1.3基本的恒温转变1.1.4杠杆定律固溶体的平衡结晶过程中，液、固两相相对量的变化关系，不仅取决于结晶的温度，而且还取决于平衡两相的成分，符合杠杆定律。在合金的结晶过程中,合金中各个相的成分以及它们的相对含量都在
3、不断地发生变化。为了了解相的成分及其相对含量，这就需要杠杆定律。1.1.4杠杆定律1.1.4杠杆定律设K成分的Cu—Ni合金，在t温度时处于L+α两相区。作t温度的水平线，交固相线于b点，交液相线于a,固相相对量Qα ，液相相对量 QL则注：杠杆定理只适用于两相区因为对单相区无此必要,在三相恒温线上,三个相可以任何比例相平衡1.2铁碳相图钢和铸铁的基本组成是铁和碳； 5%以下的铁碳合金才有应用价值，通常铁碳合金按Fe-Fe3C(渗碳体)形式存在，但一定条件下Fe3C分解为铁的固溶体和石墨,故铁碳相图是双重相图。1.2.1铁碳合金的基本组成相和组织一、纯铁的晶
4、体结构及同素异构转变铁具有多晶型性，从铁的冷却曲线中可以看出，如下图1. 三种晶体结构1538℃--1394℃ δ—Fe(体心立方)1394℃--912℃ γ—Fe(面心立方)912℃-- α—Fe(体心立方)2、纯铁的冷却曲线及晶体结构的变化3、同素异构转变金属在固态下发生晶格形式的转变称为同素异构转变.纯铁从液态结晶为固态后，继续冷却至一定温度时，将先后发生两次同素异构转变。金属的同素异构转变对于加工及热处理都有重要的意义二、铁碳合金基本组成相和组织相：系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分，如：α相,β相 。组织
5、：在结晶的各个阶段中形成的、有清晰轮廓的独立组成部分。如：初生 α、β 为单相组织 （α+β）共一种组织由两相构成铁碳合金的基本组成相有铁素体，奥氏体和渗碳体；这些相都是以铁为基的固溶体或铁的化合物，组织组成物有珠光体和莱氏体。1、铁素体（α-Fe）铁素体（ F）：C溶在α—Fe中的一种间隙固溶体①晶体结构：体心立方晶格②溶碳能力：较小，常温下0.008%以下，在727℃时溶碳能力达到最大0.0218%。③组织形态：多边形等轴晶粒④机械性能：与纯Fe性能相似，属软韧相，强度和硬度不高，塑性、韧性好。⑤表示方法：一般用 F表示，也有用α—Fe、α、φ等2、
6、奥氏体（γ-Fe）奥氏体（A）：C溶在γ—Fe中的间隙固溶体（是一种高温相）①晶体结构：面心立方晶格②溶碳能力：比α—Fe稍大，在727℃可溶C0.77% ，随温度升高，其溶解度增加，在1148℃时达最大溶C量2.11%。③组织形态:多边形等轴晶粒④机械性能:具有高温塑性,变形抗力小,易于锻造成型。⑤表示方法:一般用 A,也用γ、γ—Fe等3.渗碳体（Fe3C）渗碳体:是Fe和C的化合物,以Fe3C表示①其含C量为6.69%,固定成分。②熔点很高1227℃，固定熔点。③晶体结构相当复杂④组织形态a.从液相中直接结晶出来的一次渗碳体,一般呈粗大片状b.从固相中
7、析出的次生或三次渗碳体,一般呈网状分布c.共析体中渗碳体一般呈薄片状实际热处理状态下的渗碳体还有球状、粒状、棒状⑤一般性质硬而脆,硬度高约HB=800,而塑性很差,延伸率几乎为0,耐磨性好。Fe3C是一种亚稳定化合物,一定条件下分解,形成石墨4.珠光体(P)珠光体(P):铁素体和渗碳体的机械混合物(F+Fe3C)①由一片铁素体,一片渗碳体相间呈片层状形成②其性能介于Fe和Fe3C之间③由成分为0.77%的A缓冷至727℃分解得到5.莱氏体(ld)莱氏体(ld):奥氏体和渗碳体的机械混合物( A+Fe3C)①由成分为 4.3%的铁碳合金,在1148℃时从液相结
8、晶得到②727℃以上的莱氏体称高温莱氏体,用ld表示
