金属学与造船材料PPT

船舶工程学院,金属学与造船材料(5),一、铁的同素异晶转变,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,四、Fe-Fe3C相图分析,二、纯铁的性质,第3章铁碳合金基础,Fe熔点:1538,-Fe1394:-Fe-Fe912:-Fe-Fe770:发生磁性转变,铁素体是C溶于-Fe中的间隙固溶体，体心立方，符号为F或奥氏体是C溶于-Fe中的间隙固溶体，面心立方，符号A或,一、铁的同素异晶转变,二、纯铁的性质,工业纯铁的显微组织125,铁碳合金中的基本相中有:铁素体(F)奥氏体(A)渗碳体(Fe3C),三、铁碳合金中的基本相与基本组织,相体系中成分、结构、性能相同且与其他部分有界面隔开的均匀部分。,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,铁素体(F或)碳原子固溶在-Fe中的间隙固溶体,铁素体的晶体结构bcc,铁素体的最大固溶度0.0218%(727),铁素体的性能和纯铁的性能差不多,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,奥氏体(A或)碳原子固溶在-Fe中的间隙固溶体,奥氏体的晶体结构fcc,奥氏体的最大固溶度2.11%(1148),是一种高温组织，强度和硬度较低，但是塑性较高,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,渗碳体Fe3C铁和碳形成的化合物,渗碳体的晶体结构复杂斜方晶体结构,渗碳体的力学性能特点：,高硬度(800HB)、低强度(30MPa)、高脆性(与铁素体相比)，塑性和韧性几乎为零,组织用肉眼或借助各种不同放大倍数的显微镜所观察到的金属材料内部的情景，包括晶粒的大小、形状、相对数量和相对分布,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,400,2500,在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体的基底上由于渗碳体很脆，莱氏体塑性很差组织,五种基本组织的关系,C,F,A,Fe3C,P,Ld,Ld,三、铁碳合金中的基本相与基本组织,相图中五个单相区:液相，固溶体，奥氏体，铁素体，渗碳体(DFKL)。七个两相区：L+、L+、L+Fe3C+、+、+Fe3C+Fe3C三条水平线:HJB-包晶转变线ECF-共晶转变线PSK-共析转变线,四、Fe-Fe3C相图分析,A,F,A,E,S,P,Q,G,K,D,4.3,2.11,0.77,0.02,1148,1538,727,P,L,A,F,912,C,6.69,F,DFe3C的熔点。,EC在-Fe中的最大溶解度点。11482.11%C钢和铁的分界点。,Ld,1、铁碳相图中的特性点及意义,A纯铁的熔点。,C共晶点，11484.3%C，发生共晶反应,共晶反应在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。,G纯铁的同素异晶转变点。912,PC在-Fe中的最大溶解度点。7270.02%C,1、铁碳相图中的特性点及意义,S共析点。7270.77%,发生共析反应,共析反应在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。,1、铁碳相图中的特性点及意义,AECF线固相线,ACD线液相线,AEA析出终了线ECF共晶线1148,AC析出ACD析出Fe3C,A,L+,Fe3C,L+,F,+A,A+,A+Ld,Ld+Fe3C,2、铁碳相图中的特性线及意义,ES线C在-Fe中的溶解度曲线。析出二次Fe3C,GS线A析出F的开始线，又称A3线,GP线F析出终了线。,PSK线共析线727,PQ线碳在-Fe中的溶解度曲线。析出三次Fe3CIII,2、铁碳相图中的特性线及意义,2、铁碳相图中的特性线及意义,工业纯铁、钢和生铁的分类、成分及室温组织,3、典型铁碳合金的组织转变,1钢,2生铁,共析钢:亚共析钢:过共析钢:,共晶生铁:亚共晶生铁:过共晶生铁:,3、典型铁碳合金的组织转变,共析钢,亚共晶白口铸铁,亚共析钢,过共析钢,共晶白口铸铁,过共晶白口铸铁,按照铁碳相图,铁碳合金在室温下的组织都由F和Fe3C两相组成。随碳含量的增加,F的量逐渐变少,由100%按直线关系变至0%(碳质量分数为6.69%C时);Fe3C的量则逐渐增多,由0%按直线关系变至100%。在室温下,碳含量不同时,不仅F和Fe3C的质量分数变化,而且两相相互组合的形态即合金的组织也在变化。Fe3C的分布及形态：随C%Fe3C(晶界上)P(基体上)Fe3C网状（原晶界上）Ld（基体）Fe3C（长条状）,4、铁碳合金的化学成分、组织和性能的关系,合金含碳量组织小于0.0218%组织全部为F等于0.77%C组织全部为P等于4.3%C组织全部为Ld等于6.69%C组织全部为Fe3C在上述碳含量之间,则为相应组织组成物的混合组织。,4、铁碳合金的化学成分、组织和性能的关系,随碳含量增大,组织按下列顺序变化：,含碳量对力学性能的影响,含碳量对工艺性能的影响,5、Fe-Fe3C相图在生产中的应用,在选材方面的应用要求塑性好、冷变形及焊接性能好的桥梁、船体、锅炉以及一些工程构件，选用Wc2.11%)。在铸造工艺方面的应用确定合适的熔化、浇注温度(液相线以上50-60)合理选用铸件成分纯金属和共晶成分合金恒温下结晶，流动性好、铸造性能好。,在锻造工艺方面的应用钢处于A状态时强度低、变形抗力小、塑性好，易于锻造；一般始锻温度控制在固相线以下100-200，终锻温度亚共析钢稍高于GS线，过共析钢控制在ES线与A1线之间在焊接工艺方面的应用为获得均匀一致的组织，重要的焊接件需要焊后热处理。在热处理工艺方面的应用进行退火、正火、淬火、回火等热处理。,6、碳钢,思考题,何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体？分别写出它们的符号和性能特点。根据Fe-Fe3C相图，用相组成和组织组成填写相图各区？一块低碳钢，一块白口铁；它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便方