铁碳相图有各特征点线顺序演示画法ppt课件.ppt

第3章铁碳相图 1 1538 1394 912 Fe Fe Fe 纯铁的同素异构转变 铁的同素异构转变 Fe Fe Fe 1394 912 770 无磁性 有磁性 回顾复习 2 常见三相等温水平线上的反应 L L 3 第1节铁碳合金相图 铁和碳可形成一系列稳定化合物 Fe3C Fe2C FeC 它们都可以作为纯组元看待 含碳量大于Fe3C成分 6 69 时 合金太脆 已无实用价值 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe Fe3C相图 4 123456 1600150014001300120011001000900800700600 温度 c Fe Fe3C 6 69 0 4 3 2 11 0 77 A N G P S K E C F D B 0 53 J 0 17 H 1148 727 L A F L A L A L Fe3C A Fe3C F A F Fe3C Q 0 0218 Fe Fe3C相图 要求默画 5 一 组元及基本相 铁 ferrite 渗碳体 Cementite L Fe Fe Fe 1394 912 1538 1 纯铁 6 2 渗碳体铁与碳形成的间隙化合物 含碳6 69 用Fe3C或Cm表示 熔点1227 Fe3C硬度高 强度低 b 35MPa 脆性大 塑性很低 伸长率接近于0 7 3 铁素体 F或 表示 碳溶于 Fe中的间隙固溶体 金相显微镜下为多边形晶粒铁素体中碳的溶解度很小 室温时小于0 0008 727 时0 0218 性能接近于纯铁 强度 硬度低 塑性好 8 4 奥氏体 A或 表示 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体 金相显微镜下位规则多边形晶粒 奥氏体体中碳的溶解度较大 727 时0 77 1148 时2 11 强度不高 塑性好 无磁性 钢材热加工都在 区进行 碳钢室温组织中无奥氏体 9 5 高温铁素体 用 表示 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体 只存在于1394 1538 1495 时碳的溶解度最大 0 09 6 液相 10 二 相图分析 1 特征点 123456 1600150014001300120011001000900800700600 温度 c Fe Fe3C 6 69 0 4 3 2 11 0 77 A N G P S K E C F D B 0 53 J 0 17 H 1148 727 L A F L A L A L Fe3C A Fe3C F A F Fe3C Q 11 液相线ABCD固相线AHJECFD 五个单相区 七个两相区 两条重要水平线 ECF PSK线 12 共晶转变线ECF Ld LC AE Fe3C 1148 奥氏体和渗碳体组成的机械混合物莱氏体 为蜂窝状 以Fe3C为基 性能硬而脆 塑性很差 L A 13 P AS FP Fe3C 727 共析转变线PSK A1线 珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的组织 呈指纹状 较高强度和硬度 塑性较差 A F 14 HJB 包晶反应LB H AJ L A 15 Acm A3 三条重要的相界线 16 三 典型合金的平衡结晶过程 工业纯铁 亚共析钢 过共析钢 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 共析钢 共晶白口铸铁 17 18 工业纯铁的结晶过程 L L A A A F F F Fe3C 合金的室温下组织为F Fe3C 19 从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体 用Fe3C 表示 Fe3C 以不连续网状或片状分布于晶界 其含量相对较少 若不是对其作特别分析 可忽略不计 室温下Fe3C 最大量为 20 共析钢的结晶过程 L L A A P F Fe3C 共析渗碳体 1 2 33 4 A L A F Fe3C 室温组织为P 21 珠光体是铁素体与渗碳体片层相间的组织 呈指纹状 22 L L L A A F A F P F Fe3C F中析出Fe3C 量少 忽略不计 室温组织 F P 亚共析钢的结晶过程 23 亚共析钢室温组织 F P 随C 增加 P含量增加 24 室温下相的相对重量百分比 室温下组织组成物的相对重量百分比为 25 L L A A A Fe3C P Fe3C 室温组织 P Fe3C 四 过共析钢的结晶过程 26 过共析钢室温组织为P Fe3C 二次渗碳体呈网状分布在晶界上 27 共晶白口铁的结晶过程 Ld蜂窝状 Ld 难以分辨 L A Fe3C A Fe3C Fe3C P Fe3C 28 共晶白口铁室温组织为Ld P Fe3C 它保留了共晶转变产物的形态特征 29 亚共晶白口铁的结晶过程 L L A A 初生 Ld A Fe3C Ld P Fe3C Ld 亚共晶白口铁室温组织为P Fe3C Ld 30 过共晶白口铁的结晶过程L L Fe3C Ld Fe3C Ld Fe3C 过共晶白口铸铁室温组织为Fe3C Ld 31 亚共析钢F P共析钢P过共析钢P Fe3C 亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁P Fe3C Ld Ld P Fe3C Ld Fe3C 32 组织中的渗碳体 一次渗碳体Fe3C 粗大片状共晶渗碳体Fe3C 基体二次渗碳体Fe3C 网状共析渗碳体Fe3C 层片状三次渗碳体Fe3C 薄片状 33 123456 1600150014001300120011001000900800700600 温度 c Fe Fe3C 6 69 0 4 3 2 11 0 77 A N G P S K E C F D B J H 1148 727 F P P Fe3C P Fe3C Ld Fe3C Ld A Fe3C A Fe3C Ld Fe3C Ld L A A L F A F L A L Fe3C F Fe3C P Ld Ld 34 35 四 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量增加 组织变化F Fe3C F P P P Fe3C P Fe3C Ld Ld Fe3C Ld F在减少 Fe3C在增加 F和Fe3C形态在发生变化Fe3C 薄片状 共析Fe3C层片状 Fe3C 网状 共晶Fe3C连续基体 Fe3C 粗大片状 相构成决定组织决定性能决定用途 含碳量变化 相的相对量变化 形态和分布变化 组织变化 性能变化 36 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为 组织组成物相对量 相组成物相对量 P F F Fe3C Fe3C Ld 100 0 100 0 Fe3C 钢 白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 亚共析钢 过共析钢 工业纯铁 共析钢 共晶白口铸铁 钢铁种类 37 含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加 P量增加 钢的强度 硬度升高 塑性 韧性下降 0 77 C时 组织为100 P 钢的性能即P的性能 0 9 C Fe3C 为晶界连续网状 强度下降 但硬度仍上升 2 11 C 组织中有以Fe3C为基的Le 硬度高脆性大 难以切削加工 38 含碳量对工艺性能的影响 切削性能 中碳钢合适 可锻性能 低碳钢好 焊接性能 低碳钢好 铸造性能 共晶合金好 39 五 铁碳合金相图的应用 1 在选材上的应用 40 2 制定热加工工艺方面的应用 浇注温度在液相线以上50 100 始锻温度固相线以下100 200范围内 局限性 41 第4节金属的凝固组织 一 铸锭宏观组织铸锭 件 的宏观组织通常由三个区组成 表层细晶区 柱状晶区 中心等轴晶区 柱状晶区 表面细晶区 中心等轴晶区 42 1 表层细晶区 浇注时 由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用 使表面形成一层很细的等轴晶粒区 43 2 柱状晶区 由于模壁温度升高 结晶放出潜热 使细晶区前沿液体的过冷度减小 晶核的形成速率不如成长率大 各晶粒成长较快 沿垂直于模壁方向散热较快 故晶粒沿这一方向长大 形成柱状晶区 44 3 中心粗等轴晶区 由于结晶潜热的不断放出 散热速度不断减慢 导致柱状晶生长停止 当心部液体全部冷至实际结晶温度T1以下时 在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒 45 缩孔 缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的 可通过合理设计浇注工艺加冒口等来进行控制 铸锭出现缩孔应切除 孔隙分散的分布在枝晶间 则成为疏松 可通过压力铸造等方法消除 二 铸锭中的缺陷铸造缺陷的类型较多 常见的有缩孔 气孔 疏松 偏析等 它们对性能是有害的 46 缩孔形成示意图 疏松形成示意图 47 偏析 合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析 各部位结晶先后顺序