铁碳合金相图及应用PPT课件

.,1,铁碳合金相图及应用,.,2,重点掌握1、铁碳合金的基本组织和性能特点；2、根据铁碳相图，分析典型成份的结晶过程；3、成份、组织与性能之间的关系。,.,3,铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，对于钢铁材料的应用、热加工及热处理工艺的制定都具有重要的指导意义。,铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等,有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，Fe-Fe3C相图中的组元只有Fe和Fe3C。,.,4,第一节铁碳合金基本相,一、铁素体1相高温铁素体：C固溶到-Fe中，形成相。2相铁素体（用F表示）：C固溶到-Fe中，形成相。F强度、硬度低、塑性好（室温：C%=0.0008%,727度：C%=0.0218%）,二、奥氏体（用A表示）：C固溶到-Fe中形成相）强度低，易塑性变形,三、渗碳体Fe3C相，由Fe与C组成一种复杂结构的间隙化合物,渗碳体的熔点高，性能：硬而脆，塑性、韧性几乎为零。按不同生成条件形状有：条状、网状、片状、粒状等形态,对铁碳合金的机械性能有很大影响。,.,5,第二节Fe-Fe3C相图分析,.,6,一、相图中的点、线、面：三条水平线和三个重要点（1）包晶转变线HJB，J为包晶点。1495摄氏度，C%=0.09-0.53%L+A,.,7,（2）共晶转变线ECF,C点为共晶点。在1148,C点成分的L发生共晶反应：LA（2.11%C）+Fe3C（6.69%C，共晶渗碳体）。共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物,称莱氏体,以符号Le表示。,.,8,（3）共析转变线PSK，S点为共析点。在727,S点成分的A发生共析反应：AF+Fe3C（0.0218%C）（6.69%C共析渗碳体）共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物,称珠光体,以符号P表示。,.,9,珠光体的强度较高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间,其机械性能如下：抗拉强度极限b770MPa冲击韧性ak3105J/m24105J/m2延伸率20%35%硬度：180HB,.,10,2液固相线液相线ABCD固相线AECF,.,11,二、Fe-C合金平衡结晶过程,7种典型Fe-C合金的平衡结晶过程：（看动画：Fe-C合金平衡结晶过程3种）1.工业纯铁2.共析钢3.亚共析钢4.过共析钢5.共晶白口铁6.亚共晶白口铸铁7.过共晶白口铸铁,.,12,1工业纯铁（C%0.0218%）,铁熔点或凝固点为1538,相对密度是7.87g/cm3。纯铁从液态结晶为固态后,继续冷却到1394及912时,先后发生两次同素异构转变。,.,13,1工业纯铁（C%0.0218%）,LL+AAA+FFF+Fe3CIII相组成物：F+Fe3C(C%0.0008%)或F（C%0.0008%）相相对量：F%=Fe3C%=组织组成物：F和Fe3CIII,.,14,工业纯铁的机械性能特点是强度低、硬度低、塑性好。主要机械性能如下：抗拉强度极限b180MPa230MPa抗拉屈服极限0.2100MPa170MPa延伸率30%50%断面收缩率70%80%冲击韧性ak1.6106J/m22106J/m2硬度50HB80HB,.,15,2共析钢C%=0.77%,.,16,2共析钢C%=0.77%,相组成物：F和Fe3C相相对量：F%=Fe3C%=组织组成物：P,.,17,3亚共析钢0.0218%C%0.77%,.,18,LL+AAA+FA+P+FP+F,3亚共析钢0.0218%C%0.77%,.,19,相组成物：F，Fe3C相相对量：F%=Fe3C%=组织组成物：F、PP%=F%=,3亚共析钢0.0218%C%0.77%,.,20,4过共析钢,.,21,LL+AAA+Fe3CIIA+P+Fe3CIIP+Fe3CII,4过共析钢,.,22,相组成物：F%=Fe3C%=组织相对量：Fe3CII%=P%=,4过共析钢,.,23,5共晶白口铁（C%=4.3%）,LL+LeLe(A+Fe3C共晶)Le(A+Fe3C共晶+Fe3CII)Le(P+Fe3CII+Fe3C),.,24,6亚共晶白口铸铁，2.11%C%4.3%,相组成物：F%=Fe3C%=组织组成物：P，Le，Fe3CII,.,25,7过共晶白口铸铁,相组成物：F%=Fe3C%=组织组成物：Le%=Lc%=Fe3C%=,.,26,小结：标注组织的铁碳相图,.,27,第三节、Fe-C合金的成分-组织-性能关系,含碳量铁碳合金在室温下的组织都由F和Fe3C两相组成,两相的质量分数由杠杆定律确定。随C%F%，Fe3C%,.,28,含碳量性能HB：取决于相及相对量强度：C%，而C%0.9%塑性、韧性：C%塑性、韧性,第三节、Fe-C合金的成分-组织-性能关系,.,29,第四节、Fe-Fe3C相图的应用,Fe-Fe3C相图在生产中具有巨大的实际意义,主要应用在钢铁材料的选用和加工工艺的制订两个方面。建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料,选用碳含量较低的钢材。,.,30,相图的应用,机械零件需要强度、塑性及韧性都较好的材料,应选用碳含量适中的中碳钢。,.,31,工具要用硬度高和耐磨性好的材料,则选碳含量高的钢钟。,相图的应用,.,32,纯铁的强度低,不宜用做结构材料,但由于其导磁率高,矫顽力低,可作软磁材料使用,例如做电磁铁的铁芯等。,相图的应用,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、犁铧、球磨机的磨球等。,.,33,相图的应用铸造工艺方面的应用,根据Fe-Fe3C相图确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50100。纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好,它们的凝固温度区间最小,因而流动性好,分散缩孔少,可以获得致密的铸件,所以选在共晶成分附近。在铸钢生产中,碳含量规定在0.15-0.6%之间,因为这个范围内钢的结晶温度区间较小,铸造性能较好。,.,34,相图的应用热锻、热轧工艺方面的应用,钢处于奥氏体状态时强度较低,塑性较好,因此锻造或轧制选在单相奥氏体区进行。一般始锻、始轧温度控制在固相线以下100200范围内。一般始锻温度为11501250,终锻温度为750850。,.,35,一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。因此有重要的意义。,相图的应用在热处理工艺方面的