铁碳合金图及其解析.ppt

3.5 铁碳合金相图,需要掌握的知识点 Fe-Fe3C相图中重要的点、线和相区。 Fe-Fe3C相图中的重要转变及产物。 应用Fe-Fe3C相图分析典型成分铁碳合金的结晶过程。分析室温下得到的相和组织组成物。 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响。,一、 铁碳合金组织,（一）、Fe-Fe3C相图的组元,1Fe组元,性能特点强度低、硬度低、韧性、塑性好,2Fe3C,性能特点熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,抗拉强度b=180230MPa,延伸率=30 50,断面收缩率=70 80,ak=1.6 102 10 J/,6,6,硬度 50HB80HB,抗拉强度b=30MPa,硬度 800HB,=0,=0,ak=0,(二) 、纯铁的的同素异构转变,固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象 同素异构转变,纯铁的冷却曲线,1394,1538,912, - Fe, - Fe, - Fe,（三）、Fe-Fe3C相图中的相和组织,1液相L,2相 铁素体F （C固溶到 -Fe中的间隙式固溶体）,强度、硬度低、塑性好 （室温：C%=0.0008%, 727度：C%=0.0218%）,铁素体显微组织,4Fe3C金属化合物,性能特点熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,5珠光体 P （铁素体和渗碳体的共析混合物）,抗拉强度b=770MPa,延伸率= 20 35,断面收缩率=40 60,ak=3 104 10 J/,5,5,A0.77 F0.0218+Fe3C 或A0.77 P0.77,727,727,硬度 180HB,6莱氏体,高温莱氏体 Le（奥氏体和渗碳体的共晶混合物）,L4.3,1148,Le4.3,低温莱氏体 Le,硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,二、铁碳相图分析,相图：表示在平衡状态下，合金系的相与温度、成分之间关系的图形。 （又称状态图，平衡图）,相图的建立,Fe - Fe3C 相图,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,L+ Fe3C,6.69%C,( A+Fe3C ),Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,A+ Fe3C,( F+ Fe3C ),P,P+F,P+Fe3C,Ld,Ld+Fe3C,P+Ld+Fe3C,K,共晶相图,共析相图,匀晶相图,( P+Fe3C ),Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,6.69%C,Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,P,Ld,K,( P+Fe3C ),P+Ld+Fe3C,Ld+Fe3C,P+F,P+Fe3C,( F+ Fe3C ),A+ Fe3C,L+ Fe3C,( A+Fe3C ),相图中的主要点（14个） （1）组元的熔点： A (0, 1538) 铁的熔点 D (6.69, 1227) Fe3C的熔点 （2）同素异构转变点 G（0，912） gFe a -Fe,（3）碳在铁中最大溶解度点 P（0.0218，727）碳在a -Fe 中的最大溶解度 E（2.11，1148）碳在 g -Fe 中的最大溶解度 Q（0.0008，RT）室温下碳在a -Fe 中的溶解度,三相共存点 S（共析点）（gs aP Fe3C） C（共晶点）（ gELC Fe3C）,表示恒温转变的线： ECF线(共晶转变)， PSK线(共析转变),相图中的相区 单相区（4个） L、F、A、（Fe3C） 两相区（5个） L + Fe3C，L + A, A+F A + Fe3C , F+ Fe3 C,固溶度线： ES：碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线 （温度，溶解度 ）；（0.77%-2.11%） PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度 ，溶解度 ） (0.0008%0.0218%),同素异构转变线：NH 和 NJ，GS 和 GP,4 Fe-Fe3C相图中的转变,强调！ 根据相图规则，两个单相区之间必然夹一个两相区，两相区的两个相就由这两个单相区的相组成。,LC,AE + Fe3C,1148,莱氏体Ld,莱氏体 Ld：A与 Fe3C 的机械混合物 成分：4.3%C 性能：硬而脆 形态：点状、短条状A 分布于Fe3C基体上,1 共晶转变,2 共析转变,AS,FP + Fe3C,727,珠光体 P,珠光体 P：F与 Fe3C 的机械混合物 成分：0.77%C 性能：适中，介于 F 和 Fe3C 之间 形态：层片状，粒状,Ld 降温到 727时，A P，因此：Ld (A+Fe3C) Ld (P+Fe3C) 低温莱氏体 Ld ：P 和 Fe3C 的机械混合物 （变态莱氏体）,三铁碳合金的平衡结晶过程,Fe-C 合金分类,工业纯铁 C % 0.0218 %,钢 0.0218 % C % 2.11 %,亚共析钢 0.77 % 共析钢 0.77 % 过共析钢 0.77 %,白口铸铁 2.11 % C % 6.69 %,亚共晶白口铁 4.3 % 共晶白口铁 4.3 % 过共晶白口铁 4.3 %,几种 常见 碳钢,(1)工业纯铁 ( C % 0.0218 % )结晶过程,室温组织 F + Fe3C (微量) 500,(2)共析钢 ( C % = 0.77 % )结晶过程,室温组织: 层片状 P ( F + 共析 Fe3C ) 500,珠光体 强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C 和 F 之间。,(3)亚共析钢 ( C % = 0.4 % )结晶过程,室温组织: F + P，500,(4)过共析钢 ( C % = 1.2 % )结晶过程,室温组织: P + Fe3CII 400,(5)共晶白口铁 ( C % = 4.3 % )结晶过程,室温组织: （低温）莱氏体 Le （P + Fe3CII + 共晶 Fe3C ）, 500,莱氏体 Le的性能：硬而脆,()亚共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程,室温组织: Le+ P + Fe3CII 200,()过共晶白口铁 ( C % = 3 % )结晶过程,室温组织: Le+ Fe3CI 500,标注了组织组成物的相图,四 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响,碳的质量分数对平衡组织的影响。 碳的质量分数对力学性能的影响。 碳的质量分数对工艺性能的影响。,（一）.碳的质量分数对平衡组织的影响,F F+P P P+Fe3CII P+Fe3CII+Le Le Le+Fe3CII Fe3C,含碳量相对量 C%F%，Fe3C%,（二）.碳的质量分数对 力学性能的影响,HB：取决于相及相对量,C%HB,强度：C%,0.9%,塑性、韧性：C%塑性、韧性,五 Fe - Fe3C 相图的应用,1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。,2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律 , 确定选定材料的工作范围。,一.选择材料方面的应用,1、在铸造工艺方面的应用,2、在热锻、热轧工艺方面的应用,3、在热处理工艺方面的应用,二.制定热加工工艺方面的应用,铁碳合金相图练习题,一、 名词解释,相图 铁素体 奥氏体 珠光体 渗碳体,二、间答题,1、合金结晶有哪些类型？各自的结晶特征？,2、按铁碳相图，铁碳合金如何分类