工程材料第五章 铁碳合金相图.ppt

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1、1.铁碳合金基本相和组织2.铁碳合金相图分析3.铁碳合金成分、组织与性能的关系第五章铁碳合金相图简介铁碳合金—碳钢和铸铁使用最广泛的金属材料。铁与碳两个组元可形成：Fe3C(wC=6.69%),Fe2C,FeC等一系列的化合物研究Fe-Fe3C为主铁碳合金中的C有两种存在形式：渗碳体Fe3C和石墨∴铁碳相图存在Fe-Fe3C和Fe–石墨两种形式工业纯铁：wC≤0.0218%碳钢：0.0218%

2、12℃体心立方面心立方体心立方1.纯铁一、基本相特点：强度、硬度不高，塑性、韧性好。铁素体的显微组织和纯铁相同，呈明亮的多边形晶粒组织。2.铁素体F(Ferrite)①铁素体—C在-Fe中形成的间隙固溶体，具有体心立方晶格，用符号F表示铁素体的溶碳能力差—由于体心立方晶格的间隙远小于碳的原子半径；最大溶碳量：727℃，wC=0.0218%最小溶碳量：室温，wC=0.0008%随着温度的降低溶碳能力下降③特点：硬度、强度较低；塑性较高。存在于727℃以上的高温范围。最大溶碳量：1148℃，wC=2.11%最小溶碳量：727℃，wC=0.77%3.奥

3、氏体/A(Austenite)②奥氏体的溶碳能力较大—-Fe晶格间隙与C半径比较接近；①奥氏体—C在-Fe中形成的间隙固溶体，具有面心立方晶格结构。4.渗碳体Cm(CementiteFe3C)①渗碳体—Fe与C形成的具有复杂晶格结构的间隙化合物Fe3C,含碳量为6.69%，有固定的化学成分。②渗碳体具有很高的硬度和耐磨性，塑性很差，延伸率为零，熔点1227℃是铁碳合金的主要强化相。③Fe3C与其他相共存时呈片状、粒状、网状或者板状，其形态对铁碳合金的力学性能产生重大影响。◆铁素体（Ferrite)◆奥氏体（Austenite）◆渗碳体（Cem

4、entite）orFe3C◆珠光体（Pearlite）（F+Fe3C）机械混合物◆高温莱氏体（Ledeburite）orLd（A+Fe3C）机械混合物，727℃以上◆低温莱氏体用Le’orLd’表示（P+Fe3C）机械混合物，727℃下奥氏体呈颗粒状或块状分布在渗碳体的基体上片状P:α和Fe3C呈片状相间分布粒状P:Fe3C呈粒状分布在α基体上第二节铁碳合金相图分析一、相图中点、线、区及其意义二、典型合金的平衡结晶过程为了便于分析，将课本48P图5-1分为上下两部分来分析：1、上半部分图形——由液态变为固态的一次结晶，即二元共晶相图类型。γ-Fe（

5、A）与Fe3C为该图形的两个组元。A点为纯铁的熔点，D点为渗碳体的熔点，E点为在1148℃时碳在γ-Fe（A）中的最大溶解度（2.11%），也是钢和生铁的分界点。C点为共晶点，其共晶转变后的共晶体（A+Fe3C）称为莱氏体。AC线和DC线为液相线，液态合金冷却到AC线温度时开始结晶出碳在γ-Fe中的固溶体——奥氏体，液态合金冷却到DC线温度时开始结晶出渗碳体，ECF线是共晶线；ES线为碳在奥氏体中溶解度曲线，随着温度的降低，溶解度减小，到727℃时，奥氏体中溶碳量仅为0.77%，因此，凡是含碳量大于0.77%的铁碳合金，有1148℃冷却到727℃的

6、过程中，过剩的碳将以渗碳体形式从奥氏体中析出，称为二次渗碳体。2、下半部分图形——固态下的相变下半部分图形与二元恭敬相图也很相似，-Fe（F）与Fe3C为该图形的两个组元。S点为共析点，在这点上的奥氏体将在恒温下同时析出铁素体和渗碳体的细密机械混合物（F+Fe3C）称为珠光体。PSK线为共析线，又称为A1线。在1148℃至727℃间的莱氏体是由奥氏体与渗碳体组成的机械混合物，称为高温莱氏体，在727℃以下的莱氏体则由珠光体与渗碳体组成的机械混合物，称为低温莱氏体。ES线为碳在奥氏体中的溶解度线，称为ACM线PQ线为碳在铁素体中的溶解度线，由727

7、℃冷却到室温的过程中，铁素体中过剩的碳将以渗碳体的形式析出，称为三次渗碳体。GS线，又叫A3线。一、主要点、线、区的含义C——共晶点，1148℃，wC=４.3%Lc→（A+Fe3C）LdS——共析点，727℃，wC=0.77%As→（F+Fe3C）PE——A体中最大溶C量，wC=2.11%也是钢、铁的分界点G——Fe的同素异构转变的温度，912℃α-Feγ-Fe1.主要特性点ECF——共晶线，1148℃，PSK——共析线，727℃，A1，As→PGS——冷却时，由奥氏体析出铁素体的开始线；加热时，铁素体溶入奥氏体的终止线。A3ES——是碳在奥氏体中

8、的溶解度曲线。Acm2.主要特性线莱氏体，LdFe-C合金分类工业纯铁——C%≤0.0218%钢（0.0218%＜C%≤2