铁碳合金相图

第三章铁碳合金相图 第一节铁碳合金的组元及基本相第二节Fe Fe3C相图第三节含碳量对碳钢组织与性能的影响 第一节铁碳合金的组元及基本相 一 纯铁及其同素异构转变 重结晶 纯铁的力学性能特点 强度 硬度低 塑性 韧性好 一般不用于结构件 磁性转变 770 C以上无磁性770 C以下有磁性 二 铁碳合金中的基本相 Fe和C L相 液态下无限互溶 成分均匀 固溶体相 C溶于Fe中形成F A等 金属化合物相 Fe与C化合形成Fe3C 铁碳合金中的组元 Fe C 铁碳合金中的相 液相L 和 固溶体 Fe3C金属化合物 在铁碳合金中碳既可溶入 Fe Fe 也可以溶入 Fe 形成不同的固溶体 1 铁素体 碳溶于a Fe中形成的间隙固溶体 以F或 表示 铁素体的组织为多边形晶粒 其力学性能几乎与纯铁相同 铁素体 铁素体的溶碳能力很低 为体心立方晶格 2 奥氏体 碳溶于 Fe中的间隙固溶体 用A或 表示 面心立方晶格 溶碳能力比铁素体大 组织为不规则多面体晶粒 晶界较直 强度低 塑性好 钢材热加工都在 区进行 奥氏体 3 渗碳体 Fe3C 定义 铁与碳形成的金属化合物 是钢铁中的强化相 高温下可分解 Fe3C 3Fe C 石墨 特点 含碳量为6 69 晶格构造十分复杂 性能很硬很脆 而塑性和韧性极低 伸长率和冲击韧性几乎为零 在钢中主要起强化作用 不能单独应用 第二节铁碳合金状态图 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 一 Fe Fe3C相图的建立 1 配制不同成分的铁碳合金 加热后缓慢地冷却 记录数据 绘制它们的冷却曲线 时间 温度 2 从冷却曲线上找出临界点 并画到成分 温度坐标中 3 相同意义的点连接起来 Cu Ni合金相图的建立过程 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 二 铁碳合金状态图的分析 1 特性点 3 钢 铁分界点E 2 11 C 1 共晶点C1148 4 3 C共晶成分反应式 Lc AE Fe3C 共晶体 即高温莱氏体Ld 2 共析点S727 0 77 C共析成分反应式 As Fp Fe3C共析 共析体 即珠光体 特征线 液相线 ABCD 固相线 AHJECF 三条水平线 727 其它相线GS GP 固溶体转变线 GS又称A3线 HN JN 固溶体转变线 ES 碳在 Fe中的固溶线 又称Acm线 PQ 碳在 Fe中的固溶线 三个三相区 即HJB L ECF L Fe3C PSK Fe3C 三条水平线 相区 五个单相区 L Fe3C 七个两相区 L L L Fe3C Fe3C Fe3C 4 铁碳合金分类 1 工业纯铁0 77 C亚共晶白口铸铁4 3 C 三 典型铁碳合金的结晶过程 11 珠光体 1 共析钢的结晶过程 室温组织为 P F Fe3C 11 2 亚共析钢的结晶过程 L L A A A F先共析AS 0 77 C P室温组织为 P F 亚共析钢室温下的组织为F P 在0 0218 0 77 C范围内珠光体的量随含碳量增加而增加 20钢组织 40钢组织 60钢组织 利用杠杆定律 可以计算出含碳量为0 40 的亚共析钢 在室温下组织组成物和相组成物的相对含量 11 3 过共析钢的结晶过程 室温组织 P Fe3C T12钢组织 11 补充 工业纯铁的结晶过程 4 共晶白口铁结晶过程 室温组织为 Ld P Fe3C共晶 Fe3C 11 5 亚共晶白口铁的结晶过程 室温组织为P Fe3C Ld 11 6 过共晶白口铁的结晶过程 室温组织为 Fe3C Ld Ld P Fe3C共晶 Fe3C 11 一 含碳量对碳钢室温平衡组织的影响含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为 第三节含碳量对碳钢组织与性能的影响 11 二 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Ld 合金太脆 三 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 热处理性能 第四章介绍 四 铁碳合金相图的应用