铁碳合金相图分析ppt课件.ppt

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1、第七章铁碳合金7.1概述7.2纯铁7.3碳与铁碳合金中的相7.4Fe-Fe3C相图7.5Fe-C相图7.6铁碳合金成分、组织与性能间的关系7.7钢中的杂质17.1概述钢铁是铁与碳的合金，各种合金钢也是在铁与碳的基础上，为了具有某种特殊的性能而添加一些合金元素。钢铁是目前人类社会中最重要的金属材料。因此，铁与碳的合金是最重要的合金。铁碳元素在地壳中占41.2％，储量集中，易于开采，而且易于从矿石中还原成金属；铁碳合金的强韧性配合得好；2铁碳合金可形成两个同素异构体，多种组织，性能变化范围宽；776℃

2、以下，具有铁磁性；熔点为1538℃，热激活过程可以在不太高的温度下进行。可以有意无意地加入其它元素，得到各种各样的性能。37.2纯铁1.铁元素的化学特性化学元素铁的原子序数是26，在第四周期，属于过渡族，原子量是55.85，原子轨道是－3d64s2。铁的熔点是1538℃，汽化温度是2738℃，密度为7.87g/cm3。2.纯铁的多形性从高温到低温，纯铁由液相依次发生了三种多形性变化：4液相（L）δ-Feγ-Feα-Fe其中：δ-Fe为体心立方晶体结构。γ-Fe为面心立方晶体结构，此时发生第一次同素

3、异形转变；γ-Fe面心立方的边长为0.36563nm，最近原子间距为0.25850nm，原子半径0.12925nm，四面体间隙的边长为0.02908nm，八面体间隙边长为0.05350nm。α-Fe为体心立方晶体结构，此时发生第二次同素异形转变；α-Fe体心立方的边长为0.28663nm，最近原子间距为0.24821nm，原子半径0.12410nm，四面体间隙的边长为0.03596nm，八面体间隙边长为0.01862mm。1538℃1394℃912℃5纯铁的性能与应用力学性能：σb＝176～274

4、MPaσ0.2＝98～166MPaδ＝30～50％，ψ＝70～80％HB＝50～80aK＝1.5～2MNm/m2应用：主要应用于电子材料，作为铁芯。67.3碳与铁碳合金中的相碳的物理化学特性碳的原子序数是6，原子量是12.01，密度是2.25g/cm3。碳的原子半径为0.34nm。碳有两种存在形式：石墨和金刚石，石墨较为广泛。石墨是由碳原子层组成，层内原子呈正六边形。层内原子由共价键结合，原子间距为0.142nm。层间原子由弱金属键结合，间距为0.34nm。石墨的晶体结构属于六方晶系，其中a＝0.

5、46nm，c＝0.670nm，每个晶胞含有四个原子。7碳在铁中的固溶体碳与铁通过相互作用可形成铁素体和奥氏体两种间隙固溶体以及化合物渗碳体。铁素体是碳原子作为间隙式溶质溶入到体心立方晶体铁α-Fe的间隙中形成的间隙式固溶体。C在α-Fe的溶解度是：G(wt%)＝2.55exp（－9700/RT），碳在体心立方中的溶解度十分有限，727℃时，C在α-Fe中的溶解度是0.022％。铁素体有与纯铁相同的性能，居里点是770℃。常用符号：F或α奥氏体是碳原子作为间隙式溶质溶入到γ-Fe中的间隙形成的间隙式

6、固溶体。8由于面心立方的八面体间隙较大，因此γ-Fe的溶碳能力较高，1147℃时碳在γ-Fe中有最大溶解度，2.14％。奥氏体有较好的塑性，具有顺磁性。常用A或γ表示。渗碳体是铁与碳组成的化合物Fe3C。渗碳体具有复杂的斜方晶格，其中a＝0.4524nm，b＝0.5089nm，c＝0.6743nm。单胞中有12个Fe原子，4个碳原子，Fe：C＝3：1。晶胞中每个碳原子周围有6个铁原子，组成一个三角棱柱，碳原子位于三角棱柱的中心。含碳为6.69％。渗碳体具有很高的硬度，HV＝950～1050，而塑性

7、几乎为零，常温下具有铁磁性，居里点是230℃，熔点计算值为1227℃。9铁碳合金相图渗碳体在热力学中上是个亚稳定的相，石墨才是稳定的相。但在实际中，石墨的表面能很大，形核需要很高的能垒，一般条件下，碳大多和铁结合成渗碳体，只有在极缓慢冷却或加入某些合金元素使石墨的表面能降低，碳才能以石墨的形式存在。因此，铁碳相图有两类：Ⅰ液体、固溶体和渗碳体之间亚稳平衡，是紧靠铁端部分，其中C含量的范围是0～6.69％Ⅱ液体、固溶体和石墨之间的稳定平衡，其中C含量的范围是0～100％。通常，相图中有虚实两线，实线

8、表示Ⅰ类，虚线表示Ⅱ类，无虚线部分表示两者共有，此称为双线铁碳相图。107.4Fe-Fe3C相图1.Fe-Fe3C相图123456ABCDEFGHNJPMOSKQ1538℃1394℃1154℃1148℃910℃770℃738℃727℃230℃1493℃Lγαγ＋CmL+Cmα＋CmFeFe3Cγ+L11符号温度/℃ω（C）/%说明A1538℃0纯铁的熔点B1493℃0.53包晶转变时液态合金的成分C1147℃4.30共晶点D1227℃6.69渗碳体的熔点E1147℃2.14碳在γ-