铁碳合金状态图教案.doc

邻水县职业中学2015学年度下期机械加工专业公开课教案授课时间: 2015年11月5日上午第二节 授课班级:春招15级机械三班授课内容:铁碳合金状态图授课教师: 文 杰 教学手段：课堂讲授，学生理解教学目的:1、了解简化的Fe-Fe3C状态图特征线。2、 了解含碳量对铁碳合金性能影响。重点：Fe-Fe3C状态图特征线。难点: Fe-Fe3C状态图特征线。授课形式：新课所用学时：1学时使用教材：高等教育版机械基础复习引入合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将其冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分间的关系。铁碳合金状态图除用于钢和铸铁的组织转变的研究，作为选择材料的依据外，还可作为制定铸造、锻造、焊接和热处理等工艺规范的重要工具,它将为学习本课程的其他部分奠定必要的基础。教学过程一、如图下图所示铁碳合金状态图。(抽学生回答组织符号名称)1、 铁素体：是溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。2、 渗碳体：是铁与碳形成的稳定化合物。3、 奥氏体：是碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体。4、 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的共析体。5、 莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。 二、铁碳合金状态图分析 1、各特性点的含义 在铁碳合金状态图中用字母标出的点都表示一定的特性(成分和温度)，所以称为特性点。各主要特性点的含义列于点名 温度 含碳量 含 义A点：1538 0% 纯铁的熔点C点：1148 4.3% 生铁的共晶点D点：1227 6.69% 渗碳体的熔点E点：1148 2.11% 碳在奥氏体中的最大溶解度G点：912 0% 纯铁的同素异构转变点S点：727 0.77% 共析点 2、各主要线的含义 (1)ACD线液相线，即液体合金冷却到此线时开始结晶，在此线以上的区域为液相。 (2)AECF线固相线，即合金冷却到此线时金属液全部结晶为固相，在此线以下的区域为固相。 (3)GS线铁素体析出开始线，通常用A3来表示。 (4)ES线二次渗碳体析出开始线，通常用Acm来表示。在1148时奥氏体中溶碳量达到2.11，而在727时仅为0.77，所以含碳量大于0.77的奥氏体冷却到此线时，多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出。这种从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，用Fe3CII表示。在显微镜下观察时，Fe3CII呈网状，故又称网状Fe3CII。 (5)ECF线共晶线，即含碳量在2.116.69的铁碳合金，当冷却到此线时 (1148)，都将发生共晶反应，从液相中同时结晶出两种不同的固相，如生成的共晶混合物称为莱氏体(6)PSK线共折线，即含碳量在0.02186.69的铁碳合金，当冷却到此线时(727)，都将发生共析反应，从一种固相同时转变为两种不同的固相，如形成的共析混合物称为珠光体。这条线通常用A1来表示。(7) GP线：0Wc0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终止线(8) PQ线：碳在铁素体中溶解度曲线，在727时，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在600时，Wc=0.0057%。 3、铁碳合金相图中的这几条线把相图分成了几个区域，称为相区。对每一个相区来说，不论温度怎么变,成分怎么变，只要在这个相区内，其组织种类就不会变，但相的成分和相对量可能变化。（单相区，双相区，三相区（课祥）.4.钢 含碳量小于0.0218为工业纯铁，含碳量在0.02182.11的铁碳合金，称为钢。它在高温时都要生成奥氏体。根据室温组织不同，将钢分为3种： 共析钢 ：0.77C； 亚共析钢 :0.77C。 (3)白口铸铁 2.116.69C的铁碳合金，称为白口铸铁。它在液相结晶时都将发生共晶反应，生成莱氏体。根据室温组织不同，将铁也分为3种： 共晶白口铸铁 :4.3C； 亚共晶白口铸铁:4.3C。 4、钢在结晶过程中的组织转变(1)共析钢 图中合金I是共析钢，含碳量为0.77。其冷却过程的组织转变为：LL+AAP。室温平衡组织全部为珠光体。(2) 亚共析钢 图中合金是亚共析钢，含碳量为0.4，冷却过程的组织转变为：LL+AAA+FP+F。室温平衡组织由铁素体和珠光体组成。(3) 过共析钢 图中合金是过共析钢，含碳量为1.2。冷却过程的组织转变为：LL+AAA+ Fe3CP+ Fe3C。室温平衡组织是由珠光体和呈网状的二次渗碳体组成。(4)共晶白口铸铁 图中合金是共晶白口铸铁，含碳量为4.3，冷却过程的组织转变为：LLdLd。室温平衡组织是低温莱氏体(由珠光体和渗碳体组成)，用Le表示。(5)亚共晶白口铸铁 图中合金是亚共晶白口铸铁，含碳量3.0。冷却过程的组织转变为：LL+AALd+A+ Fe3CLd+P+ Fe3C。室温平衡组织由珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体所组成。5.共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。共同点：反应都是在恒温下发生，反应产物都具有一定的相。不同点：共晶反应是一种液相在恒温下产生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。(抽学生回答铁碳合金图中的共晶反应，包晶反应，共析反应的位置)6. 含碳量与力学性能间的关系强度：当含碳量小于0.9时，随着含碳量增加，不断提