《铁碳合金相图》PPT课件.ppt

工程材料及热工处理 第四章铁碳合金相图 主讲人 刘怿凡 几个重要概念 4 1固态合金的相结构 1 合金 2 组元 3 相 两种或两种以上的金属 或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质 组成合金的最基本的独立物质称为组元 可以是组成合金的元素 也可以是化合物 有二元 三元等 在合金中 凡成分相同 结构相同并以明显界面相互分开的均匀组成部分 是合金中最基本的组成部分 4 1固态合金的相结构 4 组织 5 合金系 由相同组元配制的一系列成分不同的合金 组成一个合金系统 用肉眼或显微镜观察到的金属材料的内部情景 包括晶粒的大小 形状 相对数量和相对分布 特殊形态的微观形貌 合金组织中的相结构决定合金的性能 4 1固态合金的相结构 合金的相结构 晶体结构 原子结构不同 组元相互作用不同 不同相结构 4 1固态合金的相结构 一 固溶体 组元间相互溶解 溶质原子溶入固态溶剂 特点 保持溶剂晶格类型 1 分类 按溶质原子在晶格中的位置 置换固溶体 间隙固溶体 4 1固态合金的相结构 2 按固溶度 有限固溶体 无限固溶体 固溶强化 溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度 硬度升高 塑性 韧性降低 产生原因 晶格畸变强化效果 间隙固溶体 置换固溶体 回忆 我们已经学了几种强化手段了 4 1固态合金的相结构 二 金属化合物 合金组元间按一定比例发生相互反应而形成化合物 特点 晶格类型与性能均不同于任一组元 一般可用分子式表示 有些成分可在一定范围内变动 具有一定的金属性质 又称金属化合物 三高 高熔点 高硬度 高脆性 4 1固态合金的相结构 组元之间相互溶解 固溶体 铁素体 F 奥氏体 A 组元之间相互反应 金属化合物 渗碳体 Fe3C 组元间既不溶解 也不反应 三 机械混合物 珠光体 F Fe3C 4 2二元合金相图 相图 合金系中 相组成 合金成分 温度之间关系的图解 一 相图的建立 热分析法测定相图 1 配制合金 2 测出结晶开始和终了温度 相变点 3 标出临界点 分别用曲线连接凝固开始点和终了点 4 标出相区 4 2二元合金相图 4 2二元合金相图 二 杠杆定律 1 r点为两相混合 分别为a点液相和b点固溶相 2 两平衡相得相对重量满足杠杆定律 4 2二元合金相图 将两相的比重看做天平的两端质量 欲天平平衡 则力 力臂相等 于是有 4 2二元合金相图 三 匀晶相图 线 固相线 液相线区 液相 L 区固相 区液固两相共存 L 区 两组元 液 固态都无限互溶的二元合金系形成的相图 4 2二元合金相图 四 共晶相图 两组元 液态无限互溶 固态有限溶解 并发生共晶转变的相图 点 E 共晶点线 液相线 AEB 固相线 AMENB 溶解度曲线 MF NG 共晶线 MEN 区 三个单相区 三个双相区 一个三相区 4 2二元合金相图 结晶情况 1 共晶 室温组织 室温相组成 Pb Sn共晶组织 4 2二元合金相图 2 WSn 19 的合金 室温组织 室温相组成 4 2二元合金相图 3 亚共晶 室温组织 室温相组成 4 2二元合金相图 4 过共晶 室温组织 室温相组成 4 2二元合金相图 五 包晶相图 两组元 液态无限互溶 固态有限溶解 并发生包晶转变的相图 点 D 包晶点线 液相线 ACB 固相线 APDB 溶解度曲线 PE DF 包晶线 PDC 区 三个单相区 三个双相区 一个三相区 4 2二元合金相图 六 共析相图 由一个某一成分的固溶体相 在某一恒定温度下 同时分解出两个新的固相的相图 4 2二元合金相图 六 几种恒温转变对比 1 共晶转变 2 包晶转变 3 共析转变 分解反应 合成反应 分解反应 4 3铁碳合金相图 铁素体 奥氏体 一 基本相与基本组织 4 3铁碳合金相图 珠光体 莱氏体 4 3铁碳合金相图 4 3铁碳合金相图 4 3铁碳合金相图 二 铁碳合金的分类 4 3铁碳合金相图 三 典型铁碳合金 亚共析钢 过共析钢 4 3铁碳合金相图 四 含碳量对组织 性能的影响 4 3铁碳合金相图 4 4铁碳合金相图的应用 钢铁材料的选用和加工工艺的制订两个方面 1 在钢铁材料选用方面的应用 建筑结构和各种型钢需用塑性 韧性好的材料 因此选用碳含量较低的钢材 各种机械零件需用强度 塑性及韧性都较好的材料 应选用碳含量适中的中碳钢 各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料 则选碳含量高的钢种 纯铁磁导率高 矫顽力低 可作软磁材料使用 例如做电磁铁的铁心等 白口铸铁硬度高 脆性大 不能切削加工 也不能锻造 但其耐磨性好 铸造性能优良 适用于作要求耐磨 不受冲击 形状复杂的铸件 例如拔丝模 冷轧辊 货车轮 犁铧 球磨机的磨球等 4 4铁碳合金相图的应用 2 在铸造工艺方面的应用根据Fe Fe3C相图可以确定合金的浇注温度 浇注温度一般在液相线以上50 100 3 在热缎 热轧工艺方面的应用锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行 一般始缎 始轧温度控制在固相线以下100 200 范围内 终缎 终轧温度不能过低 亚共析钢热加工终止温度多控制在GS线以上一点 过共析钢变形终止温度应控制在PSK线以上一点 一般始缎温度为1150 1250 终缎温度为800 850 4 在热处理工艺方面的应用Fe Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义 一些热处理工艺如退火 正火 淬火的加热温度都是依据Fe Fe3C相图确定的 4 4铁碳合金相图的应用 在运用F